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侯國友:長壽命動力鉛酸蓄電池研究進展
2016-09-09 16:49:00
關鍵詞:鉛酸蓄電池技術交流會侯國友

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天能集團的技術總監侯國友致辭

  2016年9月9日上午,2016首屆中國國際鉛酸蓄電池技術交流會在四川召開。天能集團的技術總監侯國友致辭,內容如下。

  各位同行、各位專家、大家下午好,作為鉛酸蓄電池這幾年的發展,在行業內以及公眾的認識,都把鉛酸蓄電池當作污染的產品來講,那怎么樣把我們的鉛酸蓄電池做得更綠色、做得更節能減排,其實是我們這個行業內所有同行的努力。

  今天上午我們很多專家講這個電池的時候,無形中講到電池很多壽命的問題。電池壽命的問題,更多應該關注一個問題,叫TTC(音)就是講總容量,其實在電池生命周期內的累計容量,我們可以看一個分析。這個是我們天能的遠景,我們希望能夠成為全球領先的綠色能源解決方案商,下面我們做一個分析。中國目前在世界第一代的排放口,面臨碳的排放壓力,從二氧化碳占總排放量的16%,那在電池行業怎么和二氧化碳排放量結合在一起。我們有兩個分析,我們從電池的電量和電池的容量來分析,根據我們的一個統計,每節約一度電,可以減少二氧化碳的排放量。我們把電池的壽命提高600次,你可以減少的一半的電池的生產周期。就是每一年減少240萬的二氧化碳的排放量,我們從我們的客戶角度來說,一個客戶用電池一年半或者兩年時間,通過壽命可以用到兩年或者到三年,這樣他買電池的數量就會減少,這是從客戶的費用角度來講。

  第二種我們從去年開始,我們針對司法做了一個市場的調研,針對客戶關注產品的性能方面我們做一個調研,這個圖上面表示的不太明顯。這是一個雷達圖,我們總共是調查了200萬的調查問卷,從電池的幾個性能方面,電池的壽命、外觀、儲能能量,最后得出的結果,對電池的壽命的關注度是9.4,用戶關注度排在第一位的。所以我們把壽命作為電池研發的重要方向上,所以今天帶來的題目是對電池壽命的一些分享。

  在壽命周期里面,我們分為五個階段。這可以說我們在這個鉛酸蓄電池行業里面,目前電池容量衰減的幾個因素,還有幾個其他的因素,在這五個方面。那從這五個方面來講,我們在電池壽命的研究方面,一個是核心工藝的研究,第二個是正極的研究,第三是產品結構等等。

  第一個核心工藝的研究,我們用一個質量樹來看,一個是他的焊接性能,一個是環境、一個是健康、還有鑄造性、還有耐腐蝕性等八種影響因素,我們選擇這個板柵材料的主要方向。在目前國內和國外,這個大家可以看一下。這個我們研究錫含量和鈣含量不同的時候,對他的影響。這個是我們另外一個他的蠕變性能,大家看結果,一個是錫含量的,隨著錫含量的變化,同時他的抗蠕變性也得到了改善。特別是錫含量較高的。這個是鈣含量,耐腐蝕性變差,機械性能也變差。

  這個是我們在鈣含量相同的時候,就是我們把錫和鈣的比例的研究。比如說當這個錫鈣含量大于9的時候,耐腐蝕性較高,這個是我們看的這個6個樣品,這幾個值是我們和同行業的R值的范圍基本在這個數內,我們對這六個樣做的一個分析。

  那么這個字比較小,1號和2號,我看一下,1號和2號,這是我們六個不同的樣品經過分析得出的結論,1號和2號合金比較粗大,第三合金不規則,后面的話,我們再拿合金的樣品可以看到放大的一些結構,我們可以看看。

  那么這個是我們對于綠色合金性能的研究,我們取了兩個樣品,一個是D1,S1的合金是添加了ABC三種元素。這是試驗方法,那我們看后面的結構。我們可以看到D1和S1的明顯區別。我們可以看到兩種不同的樣品,在這個圖上,大家看的比較清晰一點。D1是代表上面,D1經過腐蝕完了之后,是呈現鋸齒狀,所以這兩個來講,我們覺得他們兩個腐蝕的方式不是太一樣的。D1傳統的合金,腐蝕深度比較強,S1只是在表面腐蝕,大家都知道如果這種腐蝕方式的變化決定了電池使用周期的情況和最后發揮的結果。

  這是我們做的腐蝕速度圖,俯視速度,D1是342毫克,S1是367,算我們的腐蝕速率,我們會發現一個問題,有些時候我們會拿同樣的不同的樣,D樣和S樣,一個是傳統的合金,一個是加了綠色合金,他的腐蝕速率是一樣的,得出來的失重的重量是一樣,但是電池在整個循環周期內,這個表象是不一樣的。傳統的合金腐蝕完了之后,里面就腐蝕沒有了,但是我們發現我們的加了元素合金,他里面的金條還是比較完整的,這是我們的一個比較。

  在這里面我們更多講的是他的析氧的問題,這個圖表大家看一下,我們在研究過程中做出的一些分析。這個是通過循環法對電池合金做一個分析,在這里面我們可以看到A1和A2,這兩個不同的反饋,紅色的值是比較低的,A2當電流比較少,在這個整個的合金,他的析氧電流比較少。所以剛才說的,不同的合金,每一種合金的用法他的比例加在一起,他有比例的研究、和工藝的研究都是加在一起的,他得出的結果也有不同的地方。

  所以我們看對這四個不同工藝的研究,1號他的溫度是562,2號他的溫度是526,溫降是340等等,這個工藝,我只想告訴大家,及時你拿到同樣的合金你也要不同的工藝去研究。這里面有一個研究,在這里面可以去看一下,我們4號的合金溫降是400度,我們從趨勢上,理論是存在的。所以要找到適合自己的工藝,這是告訴大家,我們在研究過程中的研究過程。

  我們看一下,在這里面板柵的腐蝕情況,通過這個圖可以看到,這個比較粗壯的,板柵有少量的腐蝕。這個也就是說,同樣的合金以不同的工藝做出來的產品是不一樣的,就是剛才包括我們一些同行也在提出一些擔心,我們用這種合金以后,這種合金的腐蝕效果怎么樣,大家做工藝、做研發的,要針對自己的裝備、工藝做一些不同的改變,才能得出更好的結果。綠色合金主要有四個特點,這是我們對于現在合金經過分析以后,然后我們經過研究以后,我們和目前的合金的一個特點。

  這個是我們做了產品以后,然后做的一些比較。這個第一個圖和第二個圖、第三個圖大家可以看到,第三個圖是傳統的板柵,下面的這一個是我們采用的綠色合金以后,所有的板柵的結構比較完整。這個我們說下面我們講一講正極添加劑的研究進展。這個我也不詳細講,大家都是專家。這是我們加的一個亞氧化鈦,那么這個比例是我們研究的比例。特別是加入了8%之后的亞氧化鈦之后,導致失水,這是我們一個電路的測試,在這里面,我們是一個2%和8%的比例增加了之后,具體的大家看一下,我就不介紹了。

  這是我們測試的結果,一個是電極的容量提高,當一個亞氧化鈦加了之后,容量的提高。通過我們的分析,我們認為添加2%的亞氧化鈦,壽命提升,加了8%的亞氧化鈦,壽命降低。這是我們作為亞氧化鈦,通過我們的實現得出結論。加入了亞氧化鈦,可以提高極板的活性,容量有提升,所以在比例之間,我們同2%到8%,我們做了一定的分析。這個是我們對隔板方面的研究,這是隔板的幾個性能,我就不一一介紹了,大家看一看。然后我們的傳統電池、我們二次電池做比較。這跟我們行業的有些認識不一樣,沒有做試驗之前,我也認為這個值不對,但是從我們的值的比較來看,這個保持率還是比較低的。所以循環壽命這一塊,我們做一下比較,基本上最低的時候,通過這幾個比較,其實對電池壽命的因素,隔板的裝備壓力不是越大越好,也不是越小越好,不同使用的環境、不同使用的方式,裝備壓力有要合理的電池去匹配。所以在這上面來講,我們的裝備不一樣的。

  這個是我們看一下,他的一個壓力值,通過這個分析之后,我們可以看到影響隔板壓力因素,隨著隔板飽和度,然后下降,這個來講,我們在隔板在不同吸酸的壓力下的不同變化。在這里面,如何減少隔板的壓力,這個公式大家可以去看看,去計算一下,然后怎么樣得出最佳的值。

  這個是調整隔板的配方和工藝的壓縮性能,這些曲線都是我們在實際過程中研究結果,這個結論提高隔板的壓力,有助于延長電池的壽命。大家很多時候,可能更多地關注電池在裝備的時候,你的裝備壓力是多少,所以我們要更多地關注電池經過充電之后,你內配的壓力是多少,片面追求隔板的壓力,有可能會導致其他性能的下降,從而降低電池的綜合性。

  我們曾經做過干態(音)的一個比較,我們發現在達到一個極值的時候,不同的隔板有不同的性能。如何生產4BS鉛膏,就是合理的氧化、合理的添加劑、合適的工藝。我們說合理的氧化,我們希望在鉛層里面,有小于20%的二氧化鉛。這個是我們分了幾個方面,分了五個方面對相關的研究。這個是我們不同的工藝影響的研究,我們可以看一下ABCD,現在來講,大家對這個工藝,行業是有認識的。就是低溫和高溫,那么我們我講的是針對我們的設備研究的成果,比方說我們在65度、85度、80度、90度做的結果。我們通過分析以后,我們得出的結論來看,他的里面的組成,還有3BS、4BS,65度和80度溫度,80度溫度是和我們輸出的理論是吻合的,90度生產的4BS比我們的80度的量有增加,但是不建議用這個。同時要注意,探測點的溫度一定要測,我們這里面講的這個溫度不是指你在設備上顯示的溫度,而是要測的真實的溫度。我們對ABCD做了一個分析,這里面當溫度在80度以上,4BS反應比較緩慢,但是90度以上、80度以上不溫度我們不建議去使用。

  我們在這里面,一個是把前面的工藝固定了,設定在80度,相對濕度98,然后一號、二號、三號,我們取的位置不一樣的,1號靠近風口,2號是中間位置,3號是靠邊上,同樣的工藝下,我們的3BS、4BS有很大的區別。所以在這個里面,在固化工藝里面,我們研究比較多的,我們把不同的方案做一些研究,在做研究的時候,大家對固化相對比較多的。我們現在的國內的固化所表現出來的相對濕度的值,大家一定要去了解。過去的時候,我們要求所有的固化的濕度要90%多,有些要求要達到100%,但是真實的相對濕度是多少,我們需要去研究。然后有一個結論,就是在控制固化的狀況下,不建議大家用高溫的固化工藝。我們現在來講基本用的高溫的固化,如果你是固化在現有的狀態下,不建議用高溫的工藝,因為你的濕度沒辦法保證的。

  這個是我們對于4B6的鉛膏的放大的分析,大家看一下。我們可以看一下,在這里面,這是添加劑以后,對鉛膏的影響。這里面是剛才我講的添加劑對于4BS的一些影響。這是我們的一些掃描分析,這是我們做完以后的東西。

  產品應用來講,目前來講我們研究的成果是電動汽車的一個循環數據的對比圖。我們在我們的長壽命電池系列進行的一些應用,我們會在今年的10月份我們會推出另外一個高端的新的產品系列,是對于我們長壽命電池的研究成果。真正的應用要靠大家在實際應用中做一些研究、做一些細化,看看到底到底結果怎么樣,我介紹到這里,謝謝大家。

稿件來源: 電池中國網
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