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。　　

幾(ji)乎(hu)在(zai)研(yan)製(zhi)膠(jiao)體(ti)電(dian)池(chi)的(de)同(tong)時(shi)
，采(cai)用(yong)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)隔(ge)膜(mo)的(de)陰(yin)極(ji)吸(xi)收(shou)式(shi)密(mi)封(feng)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)卻(que)誕(dan)生(sheng)了(le)，它(ta)不(bu)但(dan)使(shi)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)消(xiao)除(chu)了(le)酸(suan)霧(wu)
，而(er)且(qie)還(hai)表(biao)現(xian)出(chu)內(nei)阻(zu)小(xiao)、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SiQ質zhi點dian作zuo為wei骨gu架jia構gou成cheng的de三san維wei多duo孔kong網wang狀zhuang結jie構gou，它ta將jiang電dian解jie液ye包bao藏zang在zai裏li邊bian。電dian池chi灌guan注zhu的de矽gui溶rong膠jiao變bian成cheng凝ning膠jiao後hou，骨gu架jia要yao進jin一yi步bu收shou縮suo，使shi凝ning膠jiao出chu現xian裂lie縫feng貫guan穿chuan於yu正zheng負fu極ji板ban之zhi間jian
，給gei正zheng極ji析xi出chu的de氧yang提ti供gong了le到dao達da負fu極ji的de通tong道dao。　　

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。　　

由you於yu這zhe種zhong電dian池chi采cai用yong的de是shi富fu液ye式shi非fei緊jin裝zhuang配pei結jie構gou
，正zheng極ji板ban柵zha材cai料liao可ke以yi采cai用yong低di銻ti合he金jin，也ye可ke以yi采cai用yong管guan狀zhuang電dian池chi正zheng極ji板ban。同tong時shi
，為wei了le提ti高gao電dian池chi容rong量liang而er又you不bu減jian少shao電dian池chi壽shou命ming
，極ji板ban可ke以yi做zuo得de薄bo一yi些xie。電dian池chi槽cao內nei部bu空kong間jian也ye可ke以yi擴kuo大da一yi些xie。　　
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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(bi)AGM密封鉛蓄電池要大。　　

然(ran)而(er)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)膠(jiao)體(ti)密(mi)封(feng)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)大(da)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)仍(reng)然(ran)很(hen)好(hao)，完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)有(you)關(guan)標(biao)準(zhun)中(zhong)對(dui)密(mi)封(feng)電(dian)池(chi)大(da)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)要(yao)求(qiu)。這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)於(yu)多(duo)孔(kong)電(dian)極(ji)內(nei)部(bu)及(ji)極(ji)板(ban)附(fu)近(jin)液(ye)層(ceng)中(zhong)的(de)酸(suan)和(he)其(qi)他(ta)有(you)關(guan)離(li)子(zi)的(de)濃(nong)度(du)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)時(shi)起(qi)到(dao)關(guan)鍵(jian)性(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。　　

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%的de孔kong隙xi不bu準zhun電dian解jie液ye進jin入ru，因yin而er電dian池chi內nei部bu的de導dao熱re性xing差cha，熱re容rong量liang小xiao。充chong電dian時shi正zheng極ji產chan生sheng的de氧yang到dao達da負fu極ji和he負fu極ji鉛qian反fan應ying時shi會hui產chan生sheng熱re量liang，如ru不bu及ji時shi導dao走zou，則ze會hui使shi電dian池chi溫wen度du升sheng高gao；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。　　

duiyukaikoushiqianxudianchieryan
，youyubucunzaiyinjixishouyangqixianxiang，zaijiashangqidianjieyeliangbijiaoda，dianchisanrerongyi，rerongliangyeda，dangranbuhuichuxianreshikongxianxiang。jiaotimifengqianxudianchidedianjieyeliangyongdehekaikoushiqianxudianchixiangdang，jiqunzhouweijiyucaotizhijianchongmanningjiaodianjiezhi
，youjiaodadereronglianghesanrexing，buhuichanshengreliangjileixianxiang。　　

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　　

yingxiangfakongshimifengqianxudianchishiyongshoumingdeyinsuhenduo，jiyoudianchishejihezhizaofangmiandeyinsu，youyouyonghushiyongheweihutiaojianfangmiandeyinsu。jiuqianzheeryan
，zhengjibanzhanaifushixingnenghedianchideshuisunhaosudunaishilianggezuizhuyaodeyinsu。youyuzhengbanzhadehoudujiada
，caiyongPb—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(da)95%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%，yihouzhujianjianshao。zaochengshangshutexingdezhuyaoyuanyin，kanlaijiaotidianjiezhizaixingchengchuqi，neibumeiyouhuojishaoyouliefeng，meiyougeizhengjixichudeyangtigongzugoudetongdao。suizhejiaotidezhujianshousuo，zehuixingchengyuelaiyueduodetongdao，nameyangqidefuhexiaolvbiranzhujiantigao，shuisunhaoyebiranjianshao。　　

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　　

yishangtanjidejiaotimifengqianxudianchideyixietexing，naishidangjinguoneiwaixinyidaijiaotimifengqianxudianchicaijuyoudexingzhi。zhezhongdianchishiyongdejiaotidianjiezhizaixingnengshangyoubieyuzaoqijiaotidianchishiyongdejiaotidianjiezhi
，houzheshiyongputongshuibolizhichengde
，huoyouyibanshishoudeguirongjiaopeichengde。ciwai，xinyidaijiaotimifengqianxudianchidejiegouhexuancaishangyebutongyuyibandeqianxudianchi。　　

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