车用铅酸蓄电池发展现状
摘要：铅酸蓄电池由于安全性能高，技术成熟，价格低廉等优点，被广泛应用于汽车领域。本文系统地介绍了铅酸蓄电池工作原理、主要优点及其所存在的三大问题，以及铅酸蓄电池在汽车领域上的应用现状,并展望了铅酸蓄电池发展前景。 关键词：铅酸蓄电池，汽车领域，蓄电池现状，发展前景 1引言
铅酸蓄电池1859年由法国学者普兰特（R.L.G.Plante）发明，凭借其性能价比高、安全可靠等优点，在世界各国的各个经济领域中得到普遍应用。其中，车用领域最为广泛，汽车占60％左右，摩托车占8％，电动自行车占5％左右，而且，随着汽车电池的使用量增加，铅酸蓄电池将保持增长势头【1】。 2铅酸电池的特性
铅酸电池，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅【2】。铅酸蓄电池电极反应式为：
充电：2PbSO4+2H2O===PbO2+Pb+2（电解池）
阳极：PbSO4 + 2H2O－ 2e－=== PbO2 + 4H+ + SO42－ 阴极：PbSO4 + 2e －=== Pb + SO42－ 放电：PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O（原电池） 负极：Pb + SO42－－ 2e－=== PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ + SO42－+ 2e－=== PbSO4 + 2H2O
铅酸电池是以铅作为负极活性物质,氧化铅作为正极活性物质,它通过电解液H2SO4进行反应,与其它电池（如锂电池，镍氢电池，燃料电池）相比较,铅酸电池具有以下优点：
⑴安全性能高：在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出，同时也不会像锂离子电池因使用不当而发生爆炸。
⑵技术成熟，成本低廉：历经150年的发展，铅酸蓄电池是目前二十多种蓄电池技术最成熟、成本最低廉的蓄电池，现已实现大规模商业化应用，是其他电池无法比拟的。
3车用铅酸蓄电池存在的问题
铅酸电池锌具有上述的优点，因而铅酸电池的应用领域相当广阔。主要用于交通运输、电信电力、矿山井下、航天航海、国防军工等。其车用铅酸蓄电池性能要求【3】（见表1）：
表1 车用铅酸蓄电池性能要求
3h率额定容量
第1次容量应不低于额定值的90%；
第10次容量试验或之前达到额定值，且最终放电容量不应高于额定值的110%。
大电流放电 放电时间应不少于40min或者电压应不低于1.40 V/单体。 快速充电能力 放电容量应不小于额定值的70%。
一20℃低温放电 放电时间应不少于5min或者容量应不低于额定值的55%。 安全性：
外壳不得出现漏液、破裂等异常现象。
荷电保持能力
常温容量应不低于储存前容量的85%； 高温容量应不低于储存前容量的70%。 循环耐久能力： 当蓄电池容量降至额定值的80%时，循环次数应不少于400次。 耐振动性能：
蓄电池放电后电压应无异常，无机械损伤，无电解液渗漏。
车用铅酸蓄电池存在的问题主要有：
⑴ 环保性能差【4】：由于铅酸电池阴极活性物质采用铅，阳极采用氧化铅，对生态环境和人身安全都有很大的危害。酸电池造成污染物质主要有：PbO2、
PbSO4、Pb和SO
等。其中，Pb
造成的污染最为严重．铅酸电池不仅在生产过
程中产生Pb蒸汽污染空气，而且在使用和回收处理过程中产生的废酸液和铅尘污染水体和土壤。若不慎，Pb易造成人贫血、铅绞痛和Pb中毒性肝炎等。
⑵比能量低：铅酸电池比能量一般为30（W·h）/kg，即使改进后的新型铅蓄电池也只为50（W·h）/kg，离电动汽车车用蓄电池要求还有一定的差距。故目前铅酸蓄电池普遍作为汽车启动电源和照明电源等，很少作为汽车的动力来源。⑶寿命短：铅酸蓄电池的循环使用寿命一般只有400次左右，使用2年左右就要更换蓄电池，增加汽车使用成本。 4车用铅酸蓄电池发展状况 4.1车用铅酸蓄电池现状
目前，车用蓄电池有二十多种，主要有：铅酸取电池，镉镊蓄电池，MH-Ni蓄电
池，锂离子蓄电池（见表2）：
表2 各种主要电动车蓄电池对比
性能 种类 比能量 [（W·h）/kg] 能量密度 [（W·h）/L] 比功率 （W/kg）
循环寿命 （次） 价格 （相对） 商品化 程 度 铅 酸 35 90 150 400 100 大量生产 镉 镊 50 80 200 1000 500 大量生产 MH-Ni 65 135 150 600 400 试制 锂离子
100
170
300
1200
1000
试制
从表2可以看出，可供电动汽车选用的蓄电池，铅酸蓄电池是价格最低的，也是目前能大量生产供应的电动车蓄电池；而锂离子蓄电池则是性能最好的，但其价格还难以为商品化所接受。随着铅酸蓄电池的材料与制造技术的发展，出现一些新型的铅酸蓄电池，主要有：干荷电式铅酸蓄电池，免维护铅酸蓄电池，胶体铅酸蓄电池（见表3），阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）（见表4），水平式铅酸蓄电池，湿荷式铅酸蓄电池，铅晶蓄电池（见表5）。
表3 胶体铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池对比
性 能 胶体 普通
性 能 胶体 普通 电解质
胶态硫酸
液态硫酸
价格（相对）
150
100
