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发展战略） 铅酸蓄电池发 展简史 （发展战略） 铅酸蓄电池发 展简史 铅酸蓄电池发展简史 铅酸蓄电池 1859 年由法国人普兰特创造1859 年由法国人普兰特创造，1881 年法国人富尔发明以 铅化合物涂在铅片上，能够很快形成活性物质 20 世纪 20 年代由美国 EXIDEX 公司推出的管式极板，用多缝隙的 硬橡胶管容纳活性物质，以壹支铅合金棒插在中间导电，这就大大 提高了要板的耐深度充放电的能力， 硬橡胶管现已由无纺布或玻璃 纤维管所取代，管式极板多用于动力牵引型蓄电池管式极板多用于动力牵引型蓄电池 50 年代由美国 DELCOX 公司首先推出用无锑合金为板栅的免维护汽 车蓄电池 DELCOX 公司首先推出用无锑合金为板栅的免维护汽 车蓄电池，免去了以往汽车蓄电池须定期补水的工作，当下免维护 式已经是汽车蓄电池的主要选择 70 年代由美国 DEVIFF 氏创新的阀控式蓄电池 1970 年以来出现拉网式板栅（目前国内湖北骆驼及保定风帆等） 微孔 PE 及 PVC 隔板 单体间的穿壁焊技术（汽车及摩托车电池） 铅钙合金的加铝及加锡 铅酸蓄电池的基本结构和分类 铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、电槽及电解液组成，此外仍有 壹些零件如气塞、连接条、极柱等等，分述如下： 铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、电槽及电解液组成，此外仍有 壹些零件如气塞、连接条、极柱等等，分述如下： 正极板包括涂膏式涂膏式、形成式、铅布式、铅箔式等 负极板包括涂膏式涂膏式、铅布式、铅箔式。

隔板包括微孔橡胶式、PVC、微孔 PVC（叉车电池）微孔 PVC（叉车电池） 、AGM（阀控铅酸 蓄电池）.PE 代式隔板（汽车免维护电池） AGM（阀控铅酸 蓄电池）.PE 代式隔板（汽车免维护电池） 电池槽硬橡胶式及塑料槽（ABS 及 PP 料等）如我们 X 公司阀控电池 用 ABS；汽车及摩托车免维护电池用 PP 料 我们 X 公司阀控电池 用 ABS；汽车及摩托车免维护电池用 PP 料 电解液壹律为稀硫酸(1.28,1.23,1.26,1.29,1.315,1.325,1.34); 有壹部分做成胶体 铅酸蓄电池的主要品种 1、起动用蓄电池：这是铅酸蓄电池品种中最大的壹个，专为汽车 的起动、照明、点火提供能源因要求放电电流大，故均用薄的涂 膏式极板组成，最早每只为 6V，现今为 12V，正在向 36V 转变 2、固定型蓄电池，作为备用电源，广泛用于邮电、电站、医院、 会堂等处 3、助力车蓄电池（如 12V12AH 及 12V18AH） 4、铁路客车蓄电池 5、内燃机车用蓄电池专供内燃机车起动及照明，长期使用管式极 板，近年来已改为涂膏式阀控蓄电池，型号为 NG-462 等 6、摩托车用蓄电池用于摩托车的起动点火和照明 7、牵引蓄电池用于各种蓄电池、叉车、铲车、矿车、矿用电机车、 要求深充放。

多采用管式正极板 铅酸蓄电池的分类 A、按极板型式分 1、形成式正极板为纯铅板用电化方法生成过氧化铅、负极板曾经 用箔式，后改为涂膏式 2、涂膏式这是用得最广泛的，即以铅合金板栅涂上铅膏 3、铅网式用玻璃纤维复以薄层纯铅，制成铅线，以铅线织成布状， 称为铅布，以铅布取代板栅其优点是比合金板栅轻、但涂膏后 其整体刚度差，不应垂直，只能水平放置，故构成的蓄电池称水 平电池，这种蓄电池内阻小，比能量高但自放电亦高,适用于牵 引车用 4、卷绕式有俩种，其壹用厚 0.7mm 的纯铅板栅涂膏，另壹用厚仅 0.05mm 的铅箔涂膏 B、按荷电状态分 1、干荷电式正负极板均保持化成后的荷电状态 2、干放电式正负极板化成后未加处理，故负极已被大气氧化，使 用前除了注酸外，仍要长期间的初充电才能投入使用 3、湿荷电式产品出厂时不但正负极板处于干荷电态，连稀酸也由 厂方加好，马上能够用，如库存已久，可稍补充电再用 4、免维护式当今汽车蓄电池的最主要形式，和上述湿荷式不同在 于采用无锑合金，自放电小，使用中水损耗小，在整个使用期中 不必补水 5、阀控式和免维护式之不同在于 AGM 隔板且为贫液式，所具阴极 仍原作用，充电时壹般不会排出气体，故俗称密闭式。

板栅制造过程及质量控制 板栅俗称格子体，是由铅基合金通过浇铸或压铸而成的板栅在 蓄电池中的作用有三个方面：壹个作为活性物质的载体起着骨架 的支撑和粘附活性物质的作用二是作为电流传导体起着集流、 汇流和输流的作用；三是作为极板的均流体起着使电流均匀分布 到活怀物质中的作用因此，板栅的形成应具备下列条件： 1）板栅的构造应有利于和活性物质的牢固结合，即通过化学 或机械的作用，使得板栅和活性物质之间存在着良好的“粘附 力” 2）制造板栅的材料要求电阻小，以便提高极板的导电能力和 使电流均匀分布的能力 3）板栅的结构不妨碍活性物质的膨胀，收缩，不能使极板发 生变形、活性物质脱落和产生龟或翘曲 4）板栅材料应有良好的抗蚀性，它的结构和组织应能抵抗充 电或搁置期间电解液的腐蚀 5）板栅材料应易于加工或铸造，且成本尽可能低廉 6）板栅材料应具备充分的硬度和机械强度，以满足极板的制造、 加工要求 板栅制造所用的材料 板栅是由铅基合金浇铸或压铸而成的主要材料是金属铅（Pb） 相对原子量为 207.21，铅的密度为 11.3437g/cm3；熔点为 327.43 铅基合金 纯铅柔软、机械强度差，铸造及加工成型不好，以优化板栅的成 型及板栅的特性，在纯铅中掺杂不同金属元素所形成的合金编统 称铅基合金 1、铅锑合金（Pb-Sb） 铅锑合金较纯铅有以下优点： 1）抗张强度、延展性、硬度及晶粒强化均明显优于纯铅 2）熔点及收缩率低于纯铅，浇铸性能好，即熔化时有良好 的流动性，容易充满模具型腔，铸造易成型，能够适合机械 化大规模生产。

3）比纯铅更低的热膨胀系数，因此，在循环充放电时，板 栅不易变形 4）伸缩变形小，增强了板栅和活性物质之间的“粘附力” ， 使活性物质不易脱落， 有利用蓄电池的深充深放能力及循环 充放寿命 5）腐蚀较纯铅更均匀，且 Sb 对板栅腐蚀膜中的 PbO2 的生 长有显著的抑制作用 铅锑合金缺点： 1）铅锑合金的电阻比纯铅稍大 2）铅锑合金板栅中的锑，易溶解进入电解液，移向负极， 加速了蓄电池的自放电 3）由于锑的存在，降低了氢的析出电位，相对增加了氢的 析出，从而加速了电解液中水的分解损失，而且，失水量随 着含锑量的增加而增加 4）铅锑合金抗电化学腐蚀能力不如纯铅 2、铅钙合金 由于铅锑合金存在蓄电池有自放电大及析氢、失水大等缺点，因 此，在免维护蓄电池及阀控密封蓄电池的负极板栅中目前壹般采 用的是铅钙合金板栅 铅钙合金的优点： 1）Pb-Ca 合金的析氢过电位比 Pb-Sb 合金提高约 0.2V，接近 于纯铅，从而有效地抑制了蓄电池的自放电和充电时负极的析 氢量 2）沉淀硬化型铅钙合金，显著提高了板栅材料的机械强度， 减缓了板栅的膨胀变形 3）Pb-Ca 合 金 的 导 电 能 力 优 于 Pb-Sb 合 金 。

例 如 含 钙 0.09%rPb-Ca 合 金 电 阻 率 为 22*10-4 .cm,其 导 电 性 能 比 Pb-Sb(7%)合金提高 20 倍因此，使用 Pb-Ca 合金板栅的蓄电 池，其低温性能明显优于 Pb-Sb 合金 4）Pb-Ca 合金不存在锑向负极转移问题，因此，过充电流小， 水损缓慢，有利用蓄电池的密封 铅钙合金的缺点主要是； 1）由于钙易氧化，高温铸造时易烧损，故不易获得成分稳定 的合金由于合金的配制、熔化要求在惰性气氛保护之下，所 以设备和操作较为复杂 2）Pb-Ca 合金不适于做深放电循环蓄电池的正极板栅材料， 因 为合金在阳极溶解过程中钙溶解成 CaSO4，成为 PbSO4 新的结 晶中心腐蚀膜中的 PbSO4 的增加，膜的渗透性也差，膜更致 密，可阻碍腐蚀的深入发展，致使蓄电池深放电后接受再充电 能力变差，不适于深度循环放电使用的蓄电池 3）合金的硬度大，有时会影响板栅的铸造成型 4）铅钙合金在铸板生产时产生的浮渣若处理不当可能会发生 燃烧和爆炸，而且铅钙合金和铅锑合金的渣灰不能混合放置， 易反应生成有毒物质 3、铅钙锡铝合金（Pb-Ca-Sn-Al） 铅钙合金的缺点之壹是钙极易氧化或烧损，在没有惰性气体保护 的条件下，铅钙合金和铅钙锡合金都难以进行正常的浇铸。

在 550 条件下，含钙量达 0.09%的铅钙锡合金液，经过 3H，钙损失达 成 0.05%，钙含量降至 0.04%以下时，铅钙合金板栅的硬度接近纯 铅，难以满足工艺的需要 防止钙的氧化可采用俩种方法：壹种是使金锅用惰性气体保护或 采用密闭装置；另壹种是采用铝作为铅钙锡合金液的保护剂 板栅制造工艺流程 一、板栅制造工艺流程 板栅制造过程的质量控制 板栅的制造过程同时也是板栅的质量形成的过程， 因此， 板栅的设计、 合金材料的质量和配比、合金熔化过程的损失、合金的温度、铸造设 备及铸模质量、铸模温度、脱模剂的配制、喷模刮模的方法和程度、 合金的冷却速度、板栅厚度的均匀性、剪切方法、检查水平、贮存方 式等都影响板栅质量的因素，应对这些因素实施有效的控制 一、板栅设计的影响 板栅的结构设计对铅酸蓄电池的电性能影响很大，如目前汽车 用铅酸蓄电池普遍使用垂直矩形板栅，其结构外框较粗厚，内 部横竖筋条较细薄（其厚度约为外框的 1/3 或 2/3） ，且且横竖 筋条是相互垂直沿线性均匀分布这种结构的板栅不利于电流 在极板中的分布，由于横筋和竖筋的截面积相差不大，不利于 电流沿竖筋方向极耳汇流，同时以极耳为中心壹相同竖向距离 上的电流分布不均衡，从而导致竖向等位线出现较大的欧姆压 降，使得极板的内阻增加，损耗电能。

由于这种板栅结构横筋 过密，吃膏量不高，因此所制得的正极板的活性物质和板栅的 重量比偏低，降低了蓄电池的比能量 另外， 矩型板栅由于横竖小筋条比四框细， 加之要浇铸过程中， 由于模具温度均衡性，合金液流动性及冷却速度等诸原因，可 能使得小筋条或局部小筋条更偏细，实际中也难以检查到，因 此，这种小筋条偏细的板栅，在蓄电池使用中易腐蚀断裂，影 响产品性能同时，这种板栅在单面涂板机上涂板时，压辊易 把板栅压成壹定程度的微凹形，使得极板俩面铅膏涂填厚度不 均，底下的壹面依稀可见小筋条，严重时完全露筋，这种极板 在使用时由于小筋条裸露在外，受硫酸的腐蚀速度加快，故耐 腐蚀能力下降同时极板俩面铅膏厚度不壹，使得在充电过程 中活性物质有膨胀收缩程度不壹，易引起极板的弯曲 因此，板栅结构设计影响蓄电池的质量，目前，行业上已使用 了壹些改进型板栅及新型板栅，如斜筋型板栅，放射型板栅、 拉网型板栅等都在汇流效果及板栅电位分布等方面有所提高 和改进 二、合金材料质量配比的控制 在板栅制造时，所使用的合金材料的质量和配比应符合设计和 工艺的要求，合金配比若出现影响到板栅的质量 1、合金的质量 购买的母合金或配制的合金中各金属的含量配比是影响板 栅铸造质量的重要因素，特别是合金中的非金属杂质含量 的影响，如果合金中含有过量的非金属夹杂，易在合金晶 粒间形成杂晶界，这时板栅在浇铸后外观无何异常，但在 贮存的“时效”过程中，在板栅筋条的交界处会产生细小 的裂纹。

2、合金的蒸发和烧损 由于在板栅浇铸时，溶铅锅的温度高达 500600，使得合 金中各种金属均产生不同程度的金属蒸气挥发损失及氧化 烧损损失，特别是 AsCa 等金属的蒸发和烧损较为严重 例如，AS 在受热时会燃烧产生 AS4O6 的白烟，在 615时 升华生成四原子分子 AS4（白砒）的有毒蒸气距含 AS 量 为 0.1%0.2%的铅锑合金熔锅 1m 处的烟雾区内测量，可测 得空气中 AS 的含量为 0.0080.010mg/m3， 在铅锅的捞出的 浮渣中测量，AS2O3 含量为 0.14% 又例如，Ca 的化学性质活泼，极易氧化，要高温的情况下 更易氧化和烧损，在板栅的。