说明:试验配方的电池从
247 次循环后,补加 15ml 水,继续循环,容量开始上升至
103min,并维持在此水平上,说明后期容量下降与缺水有关,从用户考虑,不可能中间加
水维护,所以认定寿命终止。
分析:
上面的实验曲线可以看出,加复合添加剂和不加相比初始容量不同,循环差距更大,
不加循环只有
154 次,加后循环增加至 246 次,加与不加循环次数增加了 92 次。
上面试验曲线从
246 次后容量上升是补加水后的情况。
从后期放电曲线看,随放电进行容量下降速度逐渐减缓,从
189 次开始,由每 3-4 次
下降
1min 的速率逐渐降低,最后 13 次循环下降 1min。而一般规律是电池循环放电后期容
量下降速率加大,这说明添加剂起到了关键的作用。
我们曾对该配方进行高温固化试验,采用高温固化对电池的循环影响很小,换言之,
高温固化不能对此配方的循环寿命有提升,估计是添加剂的作用优于高温固化的作用所致。
而且采用高温固化后电池的初容量明显减小(
10A 放电 126min 左右),这一结论还需进一
步的验证。
2. 添加剂作用机理分析
一般正极活物质添加剂的加入有如下作用:
(
1)
增加电池能量质量比,我们知道,铅酸蓄电池的一个很重要的缺陷就是能量质量比小,
比如
10Ah 的电动助力车电池,2 小时率放电较高的情况下在 34-36Wh/Kg。加入密度较轻的
物质(如空心玻璃球)可以增加蓄电池的能量密度。
(
2)
增加活物质的比表面积,加入某些高分散剂、膨胀剂后、可溶物质,可以使 Pb02 比表面
积增大,活物质孔率增多,增加活物质的反应面积。
(
3)
降低化成难度,活物质中加入炭类或其它导电类物质,可以加大化成时的导电网络,使
充电内阻降低,化成速度加快,节省电能,并且电池的初容量较大。
(
4)
增加电池的循环寿命,加入成核剂可以改变化成时的活物质结晶结构和结晶颗粒大小从
而增加活物质的强度;加入某些粘合剂也可以适当提高电池的循环寿命。
我们加入的添加剂中,
A、B 成分都具有较低的视密度 0.05g/cm3 和 0.15g/cm3,颗粒度
很小,加入可以提高活物质的比表面积;
关键成分
B 采用进口材料加工,具有耐酸、耐碱、绝缘、弹性好的特性。加入该成分后可
以有效缓解蓄电池充放电过程中
Pb02—PbSO4 互相转换时体积变化引起的应力造成活物质
软化脱落。我们知道,
Pb02 的体积仅是 PbSO4 体积的 1/2,电池充电是生成 Pb02 体积缩小,
放电时生成
PbSO4,体积增大,充放电过程中体积的变化引起物质间应力变化,长期反复
的应力变化使活物质间的结合强度降低,从而促使活物质软化脱落【
2】。加入添加剂 B 后,
它
“镶嵌”在活物质之间,充电时(体积减小)被放松,放电时(体积增加)被压缩,这种
类似于弹簧一样的作用,大大减缓了正极活物质的衰老速度,从而使电池的循环寿命增加
很多。
3. 批量试验
小量试验后先后由南通星能节源科技公司和芜湖中新海森电源有限公司分别作了批量
试验,电性能测试结果和小量试验完全吻合。
四、
应用与反馈
该添加剂试验成功后,由南通宏博电源有限公司组织生产。目前被国内近十家极板厂采
用,同样条件下极板的循环寿命提高
1.5 倍左右,效果显著。
总结
通过小量实验和批量生产表面,这种正极添加剂具有降低化成难度、提高初容量、显著
增加电池循环寿命的作用。