中心議題：

• 探討膠體電池和AGM的對比

解決方案：

• 利用陰極吸收原理
• 采用貧液式設計

suizhetaiyangnengdeshiyongyuelaiyueguangfan，guangfuliwangxitongliduichubeidianyuandeshiyongyaoqiuyeyuelaiyuegao，muqianzaiguangfuyunyongxitonglijiaotidianchideyunyongyichengweizhuliu。xianduijiaotidianchiheAGM電池做出以下對比分析。

當今閥控式密封鉛蓄電池（VRLA）有兩類，即分別采用玻璃纖維隔板（AGM）和矽凝膠（Gel）兩種不同方式來“固定”liusuandianjieye。tamendoushiliyongyinjixishouyuanlishidianchideyimifengde
，dangeiyangjixichudeyangdaodayinjitigongdetongdaoshibutongde，yinererzhongdianchidexingnenggeyouqianqiu。　　

一、曆史的簡單回顧　　

鉛(qian)酸(suan)蓄(xu)電(dian)池(chi)從(cong)問(wen)世(shi)到(dao)如(ru)今(jin)，一(yi)直(zhi)是(shi)軍(jun)用(yong)民(min)用(yong)領(ling)域(yu)中(zhong)使(shi)用(yong)最(zui)廣(guang)泛(fan)的(de)化(hua)學(xue)電(dian)源(yuan)。由(you)於(yu)它(ta)使(shi)用(yong)硫(liu)酸(suan)電(dian)解(jie)液(ye)，運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)有(you)酸(suan)液(ye)流(liu)出(chu)，充(chong)電(dian)時(shi)會(hui)有(you)酸(suan)霧(wu)析(xi)出(chu)來(lai)，對(dui)環(huan)境(jing)和(he)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)損(sun)害(hai)，人(ren)們(men)就(jiu)試(shi)圖(tu)將(jiang)電(dian)解(jie)液(ye)“固定”起來，將電池“密封”起來
，於是使用膠體電解液的鉛酸蓄電池應運而生。　　

初期的膠體鉛蓄電池使用的膠體電解液是由水玻璃製成的，然後直接加到幹態鉛蓄電池中。這樣雖然達到了“固定”電解液或減少酸霧析出的目的，但卻使電池的容量較原來使用自由電解液時的電池容量要低20%左右，因而沒有被人們所接受。　　

我國在50年代也開展了初期膠體電池的研製工作，到60年代末也就基本上停止了。然而70年代後期至80年代，國內又有一些非電池行業界的人利用媒體大肆鼓吹自己發明了固體電解質的鉛蓄電池，宣稱使電池容量和壽命提高1倍。這種經不起事實檢驗的肥皂泡式的“發明創造”，不僅未能使鉛蓄電池性能有所提高，而且還敗壞了膠體蓄電池的名聲。　　

jihuzaiyanzhijiaotidianchidetongshi，caiyongbolixianweigemodeyinjixishoushimifengqianxudianchiquedanshengle，tabudanshiqianxudianchixiaochulesuanwu，erqiehaibiaoxianchuneizuxiao

、dadianliufangdiantexinghaodeyoudian。yinerzaiguominjingjizhong，youqishiyuanlaishiyonggudingxingqianxudianchidechanghe

，dedaolexunsudetuiguangheyingyong
，yushirenmenjiubajiaotiqianxudianchipaozainaohoule。　　

80年代
，德國陽光公司的膠體密封鉛蓄電池產品進入中國市場，多年來使用效果表明它的性能確實不同於以前的膠體鉛蓄電池。這就迫使人們要重新認識膠體鉛蓄電池。　　

本文將根據近年來的兩種閥控式密封鉛蓄電池的研製、生產和使用效果對它們進行比較，供選用電池的同事們作參考。　　

二、電池的工作原理　　

不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池（以下簡稱AGM密封鉛蓄電池）還是采用膠體電解液的閥控式密封鉛蓄電池（以下簡稱膠體密封鉛蓄電池）
，它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。

電池充電時
，正極會析出氧氣，負極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達到70%時就開始了。析出的氧到達負極
，跟負極起下述反應，達到陰極吸收的目的。負極析氫則要在充電到90%時開始，再加上氧在負極上的還原作用及負極本身氫過電位的提高，從而避免了大量析氫反應。

對AGM密封鉛蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進入電解液。正極生成的氧就是通過這部分孔隙到達負極而被負極吸收的。　　

對膠體密封鉛蓄電池而言，電池內的矽凝膠是以SiQzhidianzuoweigujiagouchengdesanweiduokongwangzhuangjiegou
，tajiangdianjieyebaozangzailibian。dianchiguanzhudeguirongjiaobianchengningjiaohou，gujiayaojinyibushousuo
，shiningjiaochuxianliefengguanchuanyuzhengfujibanzhijian
，geizhengjixichudeyangtigongledaodafujidetongdao。　　

由此看出，兩種電池的密封工作原理是相同的，其區別就在於電解液的“固定”方式和提供氧氣到達負極通道的方式有所不同。　　

三、 電池結構和工藝上的主要差異　　

AGM密封鉛蓄電池使用純的硫酸水溶液作電解液，其密度為1.29—1.3lg/cm3。除了極板內部吸有一部分電解液外，其大部分存在於玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧提供向負極的通道，必須使隔膜保持有10%的孔隙不被電解液占有
，即貧液式設計。為了使極板充分接觸電解液，極群采用緊裝配的方式。　　

另外
，為了保證電池有足夠的壽命，極板應設計得較厚
，正板柵合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。　　

膠體密封鉛蓄電池的電解液是由矽溶膠和硫酸配成的，硫酸溶液的濃度比AGM式電池要低，通常為1.26～1.28g/cm3。電解液的量比AGM式電池要多20%，跟富液式電池相當。這種電解質以膠體狀態存在
，充滿在隔膜中及正負極之間，硫酸電解液由凝膠包圍著



，不會流出電池。　　

youyuzhezhongdianchicaiyongdeshifuyeshifeijinzhuangpeijiegou，zhengjibanzhacailiaokeyicaiyongditihejin，yekeyicaiyongguanzhuangdianchizhengjiban。tongshi
，weiletigaodianchirongliangeryoubujianshaodianchishouming，jibankeyizuodeboyixie。dianchicaoneibukongjianyekeyikuodayixie。　　
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四、電池放電容量　　

初期的膠體蓄電池的放電容量隻有富液式電池的80%左右，這是由於使用性能較差的膠體電解液直接灌人未加改動的富液式電池之中

，電池的內阻較大
，電解質中離子遷移困難引起的。　　

近jin來lai的de研yan究jiu工gong作zuo表biao明ming，改gai進jin膠jiao體ti電dian解jie液ye配pei方fang，控kong製zhi膠jiao粒li大da小xiao，摻chan人ren親qin水shui性xing高gao分fen子zi添tian加jia劑ji，降jiang低di膠jiao液ye濃nong度du提ti高gao滲shen透tou性xing和he對dui極ji板ban的de親qin合he力li
，采cai用yong真zhen空kong灌guan裝zhuang工gong藝yi，用yong複fu合he隔ge板ban或huoAGM隔板取代橡膠隔板
，提高電池吸液性；取消電池的沉澱槽

，適度增大極板麵積活性物質的含量，結果可使膠體密封電池的放電容量達到或接近開口式鉛蓄電池的水平。　　

AGM式密封鉛蓄電池電解液量少
，極板的厚度較厚，活性物質利用率低於開口式電池
，因而電池的放電容量比開口式電池要低10%左右。與當今的膠體密封電池相比

，其放電容量要小一些。

五、 電池內阻及大電流放電能力　　

鉛蓄電池的內阻是由歐姆內阻
、濃差極化內阻、電化學極化內阻組成的。前者包括極板、鉛零件、電解液、隔極電阻。AGM密封鉛蓄電池所用的玻璃纖維隔板具有90%的孔率
，硫酸吸附其內，且電池采用緊裝配形式，離子在隔板內擴散和電遷移受到的阻礙很小
，所以AGM密封鉛蓄電池具有低內阻特性


，大電流快速放電能力很強。　　

膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi的de電dian解jie液ye是shi矽gui凝ning膠jiao，雖sui然ran離li子zi在zai凝ning膠jiao中zhong的de擴kuo散san速su度du接jie近jin在zai水shui溶rong液ye中zhong的de擴kuo散san速su度du
，但dan離li子zi的de遷qian移yi和he擴kuo散san要yao受shou到dao凝ning膠jiao結jie構gou的de影ying響xiang，離li子zi在zai凝ning膠jiao中zhong擴kuo散san的de途tu徑jing越yue彎wan曲qu


，結jie構gou中zhong孔kong隙xi越yue狹xia窄zhai
，所suo受shou到dao的de阻zu礙ai也ye越yue大da。因yin而er膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi內nei阻zu要yao比biAGM密封鉛蓄電池要大。　　

ranershiyanjieguobiaomingjiaotimifengqianxudianchidedadianliufangdianxingnengrengranhenhao，wanquanmanzuyouguanbiaozhunzhongduimifengdianchidadianliufangdianxingnengdeyaoqiu。zhekenengshiyouyuduokongdianjineibujijibanfujinyecengzhongdesuanheqitayouguanlizidenongduzaidadianliufangdianshiqidaoguanjianxingdezuoyong。　　

六、熱失控　　

熱失控指的是：電池在充電後期（或浮充狀態）youyumeiyoujishitiaozhengchongdiandianya，shidianchidechongdiandianliuhewendufashengyizhongleijixingdexianghuzengqiangzuoyong
，cishidianchidewendujijushangsheng
，congerdaozhidianchicaopengzhangbianxing
，shishuisudujiada，shenzhidianchisunhuai。　　

上述現象是AGM密封鉛蓄電池在使用不當時而出現的一種具有很大破壞性的現象。這是由於AGM密封鉛蓄電池采用了貧液式緊裝配設計
，隔板中必須保持10%dekongxibuzhundianjieyejinru，yinerdianchineibudedaorexingcha，rerongliangxiao。chongdianshizhengjichanshengdeyangdaodafujihefujiqianfanyingshihuichanshengreliang，rubujishidaozou，zehuishidianchiwendushenggao；如ru若ruo沒mei有you及ji時shi降jiang低di充chong電dian電dian壓ya
，則ze充chong電dian電dian流liu就jiu會hui加jia大da，析xi氧yang速su度du增zeng大da，又you反fan過guo來lai使shi電dian池chi溫wen度du升sheng高gao。如ru此ci惡e性xing循xun環huan下xia去qu

，就jiu會hui引yin起qi熱re失shi控kong現xian象xiang。　　

對dui於yu開kai口kou式shi鉛qian蓄xu電dian池chi而er言yan，由you於yu不bu存cun在zai陰yin極ji吸xi收shou氧yang氣qi現xian象xiang，再zai加jia上shang其qi電dian解jie液ye量liang比bi較jiao大da
，電dian池chi散san熱re容rong易yi

，熱re容rong量liang也ye大da，當dang然ran不bu會hui出chu現xian熱re失shi控kong現xian象xiang。膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi的de電dian解jie液ye量liang用yong得de和he開kai口kou式shi鉛qian蓄xu電dian池chi相xiang當dang，極ji群qun周zhou圍wei及ji與yu槽cao體ti之zhi間jian充chong滿man凝ning膠jiao電dian解jie質zhi，有you較jiao大da的de熱re容rong量liang和he散san熱re性xing，不bu會hui產chan生sheng熱re量liang積ji累lei現xian象xiang。　　

德國陽光公司的膠體密封鉛蓄電池進入中國市場已有十餘年，幾家代理商均說沒有聽到用戶反映電池有熱失控現象。

七、使用壽命　　

影ying響xiang閥fa控kong式shi密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi使shi用yong壽shou命ming的de因yin素su很hen多duo，既ji有you電dian池chi設she計ji和he製zhi造zao方fang麵mian的de因yin素su，又you有you用yong戶hu使shi用yong和he維wei護hu條tiao件jian方fang麵mian的de因yin素su。就jiu前qian者zhe而er言yan，正zheng極ji板ban柵zha耐nai腐fu蝕shi性xing能neng和he電dian池chi的de水shui損sun耗hao速su度du乃nai是shi兩liang個ge最zui主zhu要yao的de因yin素su。由you於yu正zheng板ban柵zha的de厚hou度du加jia大da
，采cai用yongPb—Ca—Sn--Al四元耐蝕合金，則根據板柵腐蝕速度推算，電池的使用壽命可達10～15年。然而從電池使用結果來看，水損耗速度卻成為影響密封電池使用壽命的最關鍵性因素。　　

對於AGM密封鉛蓄電池而言，由於采用貧液式設計，電池容量對電解液量極為敏感。電池失水10%
，容量將降低20%
；損失25%水份，電池壽命結束。然而膠體密封鉛蓄電池采用了富液式設計，電解液密度比AGM密封鉛蓄電池低，降低了板柵合金腐蝕速度；電解液量也比後者多15%～20%，對失水的敏感性較低。這些措施均有利於延長電池使用壽命。根據德國陽光公司提供的資料，膠體電解液所含的水量足以使電池運行12～14年。電池投入運行的第一年，水損耗4%—5%，隨後逐年減少
，4年之後總的水耗損隻有2%。OP2V型密封電池在2.27V/單體條件下浮充運行10年後，其容量還有90%。從國內一些郵電通信部門的反映來看，雖然陽光公司的膠體密封鉛蓄電池售價較高，但其使用壽命卻長於國產的AGM密封鉛蓄電池。　　

八、氧氣複合效率　　

複合效率是指充電時正極產生的氧氣被負極吸收複合的比率。充電電流
、電池溫度、負極特性和氧氣到達負極的速度等因素，均會影響密封電池的氣體複合效率。　　

根gen據ju德de國guo陽yang光guang公gong司si提ti供gong的de膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi產chan品pin說shuo明ming書shu介jie紹shao，膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi產chan品pin使shi用yong初chu期qi，氧yang複fu合he效xiao率lv較jiao低di
，但dan運yun行xing數shu月yue之zhi後hou，複fu合he效xiao率lv可ke達da95%以上。這種現象也可以從電池的失水速度得到驗證，膠體密封鉛蓄電池運行第一年失水速度較大
，達到4%～5%，以(yi)後(hou)逐(zhu)漸(jian)減(jian)少(shao)。造(zao)成(cheng)上(shang)述(shu)特(te)性(xing)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)，看(kan)來(lai)膠(jiao)體(ti)電(dian)解(jie)質(zhi)在(zai)形(xing)成(cheng)初(chu)期(qi)
，內(nei)部(bu)沒(mei)有(you)或(huo)極(ji)少(shao)有(you)裂(lie)縫(feng)，沒(mei)有(you)給(gei)正(zheng)極(ji)析(xi)出(chu)的(de)氧(yang)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)通(tong)道(dao)。隨(sui)著(zhe)膠(jiao)體(ti)的(de)逐(zhu)漸(jian)收(shou)縮(suo)，則(ze)會(hui)形(xing)成(cheng)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)通(tong)道(dao)，那(na)麼(me)氧(yang)氣(qi)的(de)複(fu)合(he)效(xiao)率(lv)必(bi)然(ran)逐(zhu)漸(jian)提(ti)高(gao)
，水(shui)損(sun)耗(hao)也(ye)必(bi)然(ran)減(jian)少(shao)。　　

AGM式密封鉛蓄電池隔膜中有不飽和空隙，提供了大量的氧氣通道
，因而其氧氣複合效率很高，新電池可以達到98%以上。　　

九、選用貨真價實的膠體密封鉛蓄電池　　

以yi上shang談tan及ji的de膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi的de一yi些xie特te性xing
，乃nai是shi當dang今jin國guo內nei外wai新xin一yi代dai膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi才cai具ju有you的de性xing質zhi。這zhe種zhong電dian池chi使shi用yong的de膠jiao體ti電dian解jie質zhi在zai性xing能neng上shang有you別bie於yu早zao期qi膠jiao體ti電dian池chi使shi用yong的de膠jiao體ti電dian解jie質zhi，後hou者zhe是shi用yong普pu通tong水shui玻bo璃li製zhi成cheng的de，或huo由you一yi般ban市shi售shou的de矽gui溶rong膠jiao配pei成cheng的de。此ci外wai，新xin一yi代dai膠jiao體ti密mi封feng鉛qian蓄xu電dian池chi的de結jie構gou和he選xuan材cai上shang也ye不bu同tong於yu一yi般ban的de鉛qian蓄xu電dian池chi。　　

congmuqiandeguoneiwaijishufazhanshuipinglaikan
，zuoyigejiaotiqianxudianchishibunande，raneryaozuoyigehaodejiaotimifengqianxudianchiqueshiburongyide，qizhongdejishujueqiaoshirenhechangjiadoubuyuantoulude。yonghuzaixuanyongjiaotimifengqianxudianchishi
，wubixiaoxincongshi。