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編者按：2019年汽車(chē)行業(yè)遇冷，隨著新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策的逐步取消，新能源汽車(chē)相關(guān)企業(yè)于從業(yè)者都面臨了不同程度的考驗(yàn)，今年8月份新能源汽車(chē)銷(xiāo)量負(fù)增長(zhǎng)。而隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，與其配套的鉛酸蓄電池也得到了相應(yīng)的發(fā)展，本文從動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中分析鉛酸電池的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

八月長(zhǎng)安，但對(duì)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)八月卻不見(jiàn)得有多“安”。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量，八月來(lái)遭遇了一次“滑鐵盧”似的負(fù)增長(zhǎng)。

8月12日，中汽協(xié)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，7月中國(guó)新能源乘用車(chē)與商用車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量為8萬(wàn)輛，同比下跌4.7%。

對(duì)于新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的負(fù)增長(zhǎng)，雖然是預(yù)料之中的事兒，但還是給一些從業(yè)者，以及相關(guān)從業(yè)者帶來(lái)了不小的心理沖擊。

不過(guò)，大家也不用杞人憂(yōu)天，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，7月新能源汽車(chē)銷(xiāo)售出現(xiàn)的負(fù)增長(zhǎng)，只是暫時(shí)的，這是意料之中，也是情理之中的事。

八月對(duì)于中國(guó)的新能源汽車(chē)行業(yè)而言，意味著汽車(chē)銷(xiāo)售不再能過(guò)度依賴(lài)于補(bǔ)貼。對(duì)于市場(chǎng)發(fā)展而言，終將依靠需求和有效的供給來(lái)驅(qū)動(dòng)，補(bǔ)貼的影響也終將會(huì)越來(lái)越小。

從這個(gè)意義上來(lái)講，汽車(chē)銷(xiāo)售市場(chǎng)必將會(huì)逐漸的回歸到正常和理性的發(fā)展路線(xiàn)上。

此外，對(duì)比近年來(lái)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量的發(fā)展情況與銷(xiāo)售情況，增長(zhǎng)趨勢(shì)還是比較樂(lè)觀的，且與其相應(yīng)的動(dòng)力電池的需求量，增長(zhǎng)也很樂(lè)觀。

截止2019年7月，我國(guó)新能源汽車(chē)2019年的產(chǎn)銷(xiāo)分別完成70.1萬(wàn)輛和69.9萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成55.8萬(wàn)輛和55.1萬(wàn)輛；插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成14.1萬(wàn)輛和14.6萬(wàn)輛；燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成1176輛和1106輛。

同時(shí)，截至2019年7月，我國(guó)動(dòng)力電池2019年的產(chǎn)量累計(jì)為49.2GWh，其中三元電池產(chǎn)量累計(jì)31.7GWh，占總產(chǎn)量64.5%；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計(jì)15.3GWh，占總產(chǎn)量31.1%；其他材料電池產(chǎn)量累計(jì)2.1GWh，占總產(chǎn)量4.3%。


此外，截止2019年7月，我國(guó)動(dòng)力電池2019年的裝車(chē)量累計(jì)為34.7GWh，其中三元電池裝車(chē)量累計(jì)23.4GWh，占總裝車(chē)67.5%；磷酸鐵鋰電池裝車(chē)量累計(jì)10.4GWh，占總裝車(chē)量29.9%。

一

目前，除了動(dòng)力鋰電池外，我國(guó)動(dòng)力蓄電池的需求量增長(zhǎng)也很明朗。

隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，與其配套的鉛酸蓄電池也得到了相應(yīng)的發(fā)展。不過(guò)，蓄電池的使用壽命是制約著電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的重要因素之一，所以，提高鉛蓄電池的使用壽命至關(guān)重要。

影響鉛酸蓄電池使用壽命的因素主要包括，與之相配套的充電器、自身質(zhì)量、用戶(hù)使用方式是否正確等。

先來(lái)看看如何提高蓄電池的質(zhì)量。提高蓄電池質(zhì)量，可以考慮從以下幾個(gè)方面進(jìn)行入手研究。

首先可以從鉛膏及固化入手，鉛膏添加劑是從事鉛酸電池研究的人員長(zhǎng)期研究的內(nèi)容之一，鉛膏主要作用是改善正極的導(dǎo)電性能，增加正極的孔率，改善負(fù)極充電接受能力和防止極板的硫鹽化。

固化方面是使電池極板的成分由3BS變成4BS，以提高蓄電池的壽命。

其次可以從板柵材料入手，目前電動(dòng)汽車(chē)鉛酸電池多屬于閥控式、密封蓄電池，這類(lèi)電池板柵一般使用Pb-Ca-Sn-Al-合金，由于該合金在充電時(shí)析氫量下降，使其實(shí)現(xiàn)了閥控密封，但該合金的界面狀況不理想，充電接受能力較差，放置較長(zhǎng)時(shí)間后再充電，能力也不盡如人意。

經(jīng)過(guò)大量的合金研究，目前主要的方向是在Pb-Ca-Sn-Al合金的基礎(chǔ)上添加稀土元素，以期改善板柵的性能。

此外，在鉛鈣合金的成分上做了大量的工作，低鈣高錫的正板柵對(duì)性能有著積極的影響。

然后可以從化成入手，以前是使極板化成，這種化成過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，不易控制。目前正在積極研究電池化成，這種化成提高了電池的均勻性和一致性，具有延長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。

再來(lái)看看充電器和電池的使用情況。蓄電池在充電時(shí)有接受電量能力的自身規(guī)律，所以充電器必須要與之相配套，必須要適應(yīng)蓄電池。

此外，很多充電器沒(méi)有高耐震的功能，遭受過(guò)震動(dòng)后，其內(nèi)部的電位器會(huì)漂移，導(dǎo)致充電狀態(tài)不正常。由于鉛酸電池的記憶效力不是很強(qiáng)，經(jīng)常是完全放電，這對(duì)電池的使用壽命影響很大 。

多數(shù)充電器在指示燈變燈指示充滿(mǎn)電以后，電池充入電量可能是97%～99%。雖然僅欠充電1%～3%的電量，對(duì)續(xù)行能力的影響幾乎可以忽略，但是也會(huì)形成欠充電積，所以電池充滿(mǎn)電變燈以后還是盡可能繼續(xù)進(jìn)行浮充電，這樣對(duì)抑制電池硫化也是有好處的。

電池放電以后就開(kāi)始了硫化過(guò)程，及時(shí)充電可以清除不嚴(yán)重的硫化，否則這些硫化結(jié)晶會(huì)聚積而逐步形成粗大的結(jié)晶，一般的充電器對(duì)這些粗大的結(jié)晶是無(wú)能為力的，會(huì)逐步導(dǎo)致電池容量的下降，從而縮短了電池的使用壽命。

二

目前，除了動(dòng)力鋰電池外，我國(guó)動(dòng)力蓄電池的需求量增長(zhǎng)也很明朗。

電動(dòng)汽車(chē)所用的動(dòng)力鉛酸蓄電池種類(lèi)多樣化，包括雙極性鉛酸蓄電池、水平鉛酸蓄電池，以及卷式電池等。

雙極性密封鉛酸蓄電池最早是由美國(guó)Arias公司開(kāi)發(fā)的，是一面有正極活性物質(zhì)，另一面有負(fù)極活性物質(zhì)的堅(jiān)實(shí)薄片極板的電池，具有較高的比能量。

在雙極性電池中，必須有兩個(gè)單極性電極，即與正極端子連接的具有正極活性物質(zhì)的單極性正電極和與負(fù)極端子連接的具有負(fù)極活性物質(zhì)的單極性負(fù)電極。

雙極性鉛酸蓄電池幾乎沒(méi)有單格電池的內(nèi)電阻，其總電阻約是普通蓄電池總電阻的1/5。內(nèi)阻的減少能使蓄電池輸出比較大的功率，可以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)，提高電池壽命，減輕電池質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)成本。

普通鉛酸電池的極板是豎立著放置的，而雙極性鉛酸蓄電池的電極是平臥著放置的。電極水平臥著放置是為了防止電解液層化，和活性物質(zhì)剝離，以及便于采用輕量薄形電極基片。

通過(guò)采用雙極性結(jié)構(gòu)，大大減輕了鉛酸電池的質(zhì)量，提高了設(shè)計(jì)效率。如表1，是對(duì)傳統(tǒng)的12V12Ah鉛酸電池與雙極性24V12Ah鉛酸電池零件分解質(zhì)量的比較。


從表1中可以看出，總計(jì)質(zhì)量減輕了46%，質(zhì)量的減輕主要與諸如活性物質(zhì)利用率提高等因素相關(guān)。

雙極性鉛酸蓄電池與其他蓄電池相比，具有多方面的顯著優(yōu)點(diǎn)，包括成本低、能量高、容量大、技術(shù)安全、不污染環(huán)境、不需要維護(hù)，以及壽命長(zhǎng)等。

水平鉛酸蓄電池最早是由美國(guó)Electrosource公司開(kāi)發(fā)的，免維護(hù)、輕量的水平密封鉛酸電池，比功率較大，比能量也高于普通的鉛酸電池。

水平鉛酸蓄電池的專(zhuān)利技術(shù)是將玻璃纖維表面冷擠壓鍍覆鉛錫合金，玻璃纖維確保了高的拉伸強(qiáng)度，消除了對(duì)鉛添加劑的需求，鉛顆粒結(jié)構(gòu)具有很高的腐蝕阻抗性 。

生產(chǎn)水平電池的過(guò)程是，將復(fù)合鉛絲織成鉛布作為正負(fù)極的基極，代替鑄造板柵，減輕了質(zhì)量，并大大的提高了耐腐蝕性，采用復(fù)合鉛絲可減少常規(guī)電池所需的67%的鉛。

這種電池采用準(zhǔn)雙極結(jié)構(gòu)，在一塊平面鉛布上，一邊涂正膏，一邊涂負(fù)膏，中間有導(dǎo)電用的鉛絲，并涂有絕緣高分子涂層，以防正負(fù)極短路和自放電。

水平鉛酸蓄電池極板水平疊放，解決了普通鉛酸電池中的電解液分層問(wèn)題，電池的正負(fù)邊極板都為單極性的極板，中間的雙極性極板用塑料框架固定，以增強(qiáng)電池的耐震動(dòng)能力，同時(shí)確保電池在使用壽命周期 內(nèi)保持恒定的組裝壓力。

水平電池的主要不足是深循環(huán)壽命低，研究者正在積極開(kāi)發(fā)提高水平電池循環(huán)壽命的方法。

水平電池是如今鉛酸蓄電池中發(fā)展比較好的，隨著水平電池壽命的提高，必將會(huì)在很大程度上提高其作為電動(dòng)汽車(chē)車(chē)用動(dòng)力電池的競(jìng)爭(zhēng)力。

卷式電池最早是由瑞典OPTIMA公司開(kāi)發(fā)，并且在非洲、亞洲、歐洲及南美等多個(gè)國(guó)家銷(xiāo)售。

卷式電池采用電池單元螺旋卷繞技術(shù)，將正極板、固體酸和負(fù)極板緊緊地螺旋卷繞成卷。正極板采用氧化鉛，負(fù)極板采用超純鉛，極板很薄，正負(fù)極夾玻璃棉隔板并緊緊地卷繞成卷，可保持穩(wěn)定的組裝壓力，內(nèi)阻極低，大電流放電性能較好。

卷式電池的設(shè)計(jì)和較高的極板壓縮率，可防止活性物質(zhì)脫落，高純度的鉛錫合金板柵可減緩硫酸的腐蝕，所有這些都能確保該電池具有較高的循環(huán)壽命，較好地滿(mǎn)足動(dòng)力設(shè)備需要。

卷式電池的極板采用了超純鉛，且采用了螺旋卷繞結(jié)構(gòu)，從而使總反應(yīng)面積數(shù)倍增大，又因?yàn)闃O間距較薄，內(nèi)阻較低，所以可輸出功率較大，為9.5kW。

卷式電池的快速充電性能較好，最高可用300A的電流進(jìn)行充電，在100%放電狀態(tài)下可在不到1h充足。

卷式電池獨(dú)特的螺旋卷繞結(jié)構(gòu)決定了它在抗震動(dòng)，和沖擊方面的性能要優(yōu)于平板式的電池。

根據(jù)測(cè)試，卷式電池至少能抗4級(jí)震動(dòng)12h，以及6級(jí)震動(dòng)4h后一點(diǎn)也不損壞，而傳統(tǒng)電瓶則最多能抗4級(jí)震動(dòng)4h，以及6級(jí)震動(dòng)1h后便不能用了。

根據(jù)美國(guó)SAE測(cè)試，卷式電池在100%放電后，其復(fù)充電全電量恢復(fù)次數(shù)可達(dá)40次以上，而傳統(tǒng)的起動(dòng)電瓶一般都是嚴(yán)禁100%放電的，因其100%放電后電瓶的損壞情況很?chē)?yán)重的，即使能再充電也無(wú)法恢復(fù)其原來(lái)的儲(chǔ)電量，所以，卷式電池更顯安全可靠。

此外，卷式電池在放置不用250d后，其儲(chǔ)電量才下降50%，比傳統(tǒng)的起動(dòng)電瓶一般每月都要給其復(fù)充電方便了很多。

目前，電動(dòng)汽車(chē)所使用的動(dòng)力電池主要是密封的鉛酸電池，金屬氰化物鎳電池和鋰離子電池是鉛酸電池的主要競(jìng)爭(zhēng)者。

所以，只有進(jìn)一步從改進(jìn)柵板合金、采用活性物質(zhì)添加劑、薄極板、雙性技術(shù)、交替技術(shù)、卷繞技術(shù)等方面進(jìn)行研究，來(lái)提高深放電循環(huán)使用壽命，才能提高鉛酸電池的競(jìng)爭(zhēng)力。

雖然鋰電池近年來(lái)勢(shì)頭迅猛，發(fā)展前景廣闊。不過(guò)，隨著電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鉛酸電池在未來(lái)的市場(chǎng)上依然會(huì)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

原標(biāo)題：從電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展看鉛酸電池未來(lái)趨勢(shì)