要科学地评价铅酸蓄电池

交流与探讨　要科学地评价铅酸蓄电池　要科学地评价铅酸蓄电池　桂长清　（中船总公司７１２研究所，湖北武汉４３００６４）　摘要：每一种电池都有其优点和不足之处，各种用电场合对电池的要求也不同。要根据不同电　池的特性和使用场合的要求去选用电池，做到扬长避短，使其ｌｌＩ｝生能／价格比”最佳。在对比　电池性能时，要科学地评价铅酸电池，不要任意贬低它的性能。　关键词：动力电池；铅蓄电池；锂电池；电动车　中图分类号：ＴＭ９１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—０８４７（２００８）０３—０１２６—０４　Ｅｖａｌｕａｔｅ　ｌｅａｄ－ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｃａｌｌｆｙ　ＧＵＩ　Ｃｈａｎｇ－ｑｉｎｇ　（ｃｓｓｃ　７１２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅａｃｈ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｈａｓ　ｉｔｓ　ｏｗｎ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｎｅｅｄ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　ｐｒｉｃｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｗｈｅｎ　ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｍｏｎｇ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｌｅａｄ－ａｃｉｄ　ｂａａｅｒｙ　ｓｅｉ－　ｅｎｔｉｉｆｃａｌｌｙ　ｒａｔｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｏ　ｄｉｓｐａｒａｇｅ　ｉｔ　ｒａｎｄｏｍｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｂａｔｔｅｒｙ；ｌｅａｄ－ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ；ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｙ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　前言　有一部分人产生铅蓄电池即将山穷水尽的想法呢？　看来这与舆论导向有关，国内有部分人有意无意　近年来，有不少铅蓄电池厂的朋友问我，铅　蓄电池还能生产几年？也有专门开发和生产铅蓄　电池性能测试仪器的朋友问我，铅蓄电池测试仪　器还能生产多久？似乎当前铅蓄电池已面临四面　地贬低铅蓄电池的性能，尤其是一些国内有名望　的单位或厂家，他们的误导作用效果是不容忽视　的。　楚歌、山穷水尽的局面。但看看国内外蓄电池行　１舆论误导举例　业，铅蓄电池仍然处于龙头地位。中国电动自行　车生产量超过２　０００万辆，它所使用的电池９５％　是阀控铅蓄电池；国内外各种品牌汽车也是使用　铅蓄电池作为起动、点火、照明电池；世界上正　在运转的太阳能和风能发电系统中的储能电池几　下面举三个有代表性的例子。本着对事不对　人的原则，例中只列出作者给出的铅蓄电池性能　数据，略去了作者的原始文稿。　例一：　乎都是铅蓄电池；世界各国的潜艇至今还是毫无　例外地使用铅蓄电池。既然如此，那么为什么会　某知名科研单位的作者是这样描述铅蓄电池　的：　理论能量密度：７０　Ｗｈ／Ｌ　效率：　４５％　放电深度：２５％一３０％　价格：５００—１５００￥／￣ｗｈ　实际能量密度：１２—１８Ｗｈ／Ｌ　充，放电比：５：１　收稿日期：２００８－－０３—２４　功率密度：３７０Ｗ／Ｌ　温度范围：－５—４Ｏ℃　１２６　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ＬＡＢＡＴ　Ｍａｎ　Ｎｏ．３．２００８　维普资讯 http://www.cqvip.com

要科学地评价铅酸蓄电池　交流与探讨　蓄电池理论比能量一般都指重量比能量，它　使用温度范围是一５—４０。【＝呢？　是可以根据参与化学反应的物质的电化当量　（Ａ　）来计算的。要注意，计算过程所用的物质　的量是用重量（或叫质量）来表示的，不是用体　铅蓄电池的Ａｈ充电效率可以达到９５％以上，　新电池可以达到９９％以上；其Ｗｈ充电效率也可　以达到８０％～８５％。几乎是上述作者给出的数值　的２倍。　积表示的。不知本例的作者是如何计算铅蓄电池　理论能量密度（Ｗｈ／Ｌ）的？目前ＡＧＭ式阀控铅　蓄电池的实际能量密度已达到９０　Ｗｈ／Ｌ，是作者给　出的５—７倍。　上述作者给出的铅蓄电池的充／放电比是５：ｌ，　即电池充进５　Ａｈ的电量只能放出１　Ａｈ的电量，那　么电池的Ａｈ效率只有２５％～３０％，真令人费解。　将作者对铅蓄电池性能的描述跟铅蓄电池的　真实情况相对照可以看出，他们将铅蓄电池性能　低估了５　７倍；但却把铅蓄电池的价格提高８～　ｌ０倍。由于产品的‘性能／价格比”是它能不能进　入市场的关键因素，那么将铅蓄电池的‘性能／价　格比”降低８×７＝５６倍以后来跟自己产品相比，　这样做公平吗？　例二：　铅蓄电池的比功率川已达到３００　Ｗ／ｋｇ，或达　到８００　ｗ／Ｌ，双极性电池【２１的峰值功率密度已超　过１　０００　ｗ几，卷绕式铅蓄电池［３］的峰值功率密　度会更高。　铅蓄电池的使用温度范围也远大于上述作者给　出的数值。在铅蓄电池标准中就有一１　８℃时的低温　考核要求。在我国北方冬天的气温达到一３０℃是家　常便饭；而在南方夏季阳光下行驶的汽车，其发　动机旁的温度会高达７０℃以上。在这么严酷的条　件下铅蓄电池照样可以工作，怎能说铅蓄电池的　名称　循环次数　（８０％ＤＯＤ）　国内某知名大学的作者提出的铅蓄电池跟其　他电池性能对比的数据如下表：　一次性投资　（￥，ＫＷｈ）　能量效率　（％）　放电能力　７０％　铅酸电池　镉镍电池　钠硫电池　液流电池　３００　３００　３　０００　＞１３　ｏｏｏ　４５　７０　７０　７８　１　５５０　２　００ｏ　１　５００　３８９　例三：　不可　不可　可以　可以　铅蓄电池的循环寿命被作者远远地低估了。　当前广泛使用的６ＤＺＭ１０电动车电池，按标准要　求电池额定容量是用５　Ａ恒电流放电１２０　ｒａｉｎ（终　止电压９．６　Ｖ）；但现在实际上用５　Ａ恒电流放电普　遍可以放到１３５—１４５　ｍｉｎ（终止电压１０．５　ｖ，高　于９．６　Ｖ）；即放电深度大于１００％ＤＯＤ。在这种　放电条件下，用３只电池（即１８个单电池串联）　这是某知名电池厂家在其锂离子电池产品样　本中这样跟铅蓄电池性能对比的：　名称　容量　铅酸电池　３６Ｖ，１ＯＡｈ　锰锂动力电池　３６Ｖ，１ＯＡｈ　重量比能量　体积　重量　３０Ｗｈ／ｋｇ　≥６．５Ｌ　≥１３　ｋｇ　１３０Ｗｈ／ｋｇ　＜２．１４Ｌ　≤３．５　ｋｇ　进行考核，其循环寿命还可以达３５０　４００次。如　果用单只电池进行考核，并且放电深度为８０％　自放电率　充电时问　记忆效应　＞２Ｏ％　≥１５　ｈ　有　＜５％　≤７．５　ｈ　无　ＤＯＤ（即５Ａ放电９６　ｍｉｎ），那么其循环寿命将超　过８００次。　关于铅蓄电池的能量效率、一次性投资（即　价格）和放电能力的具体情况，在例１已经分析　工作温度　环保情况　０℃　４０℃　严重污染环境　次左右　２０℃　５０℃　益于环境　过了。实践证明铅蓄电池放电能力不仅可以达到　１００％，而且即使过放以后经过充电，其容量仍然　使用寿命　正常充放循环３００　正常充放循环９００　次以上　可以恢复到原来的数值。　《蓄电池》２００８年第３期　容量剩余＜６０％　容量剩余＞６０％　维普资讯 http://www.cqvip.com 交流与探讨　要科学地评价铅酸蓄电池　当前电动车的９５％使用的是６ＤＺＭ１０阀控铅　满足广大消费者的需要，是产品的综合性能，而　蓄电池。该电池的实际性能是：外形尺寸：１５２　Ｘ　不是某一个或二个指标。这里的‘价格”应当包　９８×９４（１０３）ｍｉｎ，重４．２　ｋｇ，用５　Ａ恒电流放电到　括产品及其辅件的售价和使用维护费用。铅酸电　ｌ０．５　Ｖ，持续时间大多在１３５～１４５　ｍｉｎ，即实际放　池市场的演变也是遵循这一原则的。　电量是ｌ２　Ａｈ，放出的电能是１４４　Ｗｈ。由此可以　铅酸电池是最早问世的蓄电池。由于当时其　推算出：　他新型蓄电池还没有出现，因而在许多领域中普　重量比能量：１４４÷４．２＝３４．３　Ｗｈ／ｋｇ＞３０　Ｗｈ／ｋｇ。　遍使用铅酸电池。但它却存在一个根本性的弱点，　体积：１．５２×０．９８×０．９４＝１．４０Ｌ，一组３只电池　就是很重。虽然当今铅蓄电池的重量已比刚诞生　是４－２Ｌ＜６．５Ｌ。　时的重量减轻大约一半，但跟其他蓄电池比起来　如计入端极片高度，则电池组最大体积　仍然是重量级产品。因而在对产品重量要求很严　是：１．５２×０．９８×１．０３　Ｘ　３＝４．６　Ｌ＜６．５　Ｌ。　的场合，它就逐步被其他电池取代了。例如许多　重量：４．２×３＝１２．６　ｋｇ，不是≥１３　ｋｇ。　小型家用电器（手机、相机、收录机等）中，锂　自放电：ＡＧＭ电池实际自放电速度是５％～ｌＯ％　离子电池就占据了统治地位。这是由于锂离子电　／月，不是２０％／月，胶体电池实际自放　池在这种场合具有最佳的　Ｉ生能，价格比”。虽然　电进＾度是３％～５％／月，别、于２０％　锂离子电池的价格比较高，但人们感到产品很轻，　／　。　用起来方便，多花一点钱也值得。　充电时间：一般为８—９ｈ，快速充电为５　６ｈ，　回想我国电动自行车行业的发展过程，经过　不是≥１５　ｈ。　了三起二落，尤其是第二次，电动车已经在商店　记忆效应：这是第一次听说铅酸电池也有记　里出现了，但没多久就息鼓收兵了。前两次为什　忆效应。所谓‘‘ｉ己忆效应”是指　么起不来？就是因为当时的铅酸电池是开口式电　电池在前一次放电如果没放到底，　池。酸液容易溅出来烧坏车子和衣服，充电时又　那么下次放电容量就不会超过前　有酸雾出来，使用寿命只有２—３个月，即产品的　次放电容量，但铅酸电池并不是　ｑｌ生能”不能满足人们的要求。再从产品的“价　这样的。　格”来看，当时三只电池需要２００～２４０元，相当　工作温度：如前所述，远超过０℃一４０℃。　于一辆新的自行车，那时大部分人的月收入也只　使用寿命：如前所述，远超过该锂子电池产品所　有几百元，人们感到买电动车划不来，结果只能　说的‘正‘常充放循环３００次左右，容　停产下马。但到了上世纪九十年代初，阀控铅蓄　量剩余＜６０％”。　电池出现了，漏酸、漏气的现象没有了，电池寿　阀控铅蓄电池在使用过程中，不会放出任何　命也延长了，电机效率也提高了。与此同时，由　有害气体或液体，也不会像锂离子电池那样在过　于马路上汽车太多，人们上、下班不方便，加上　充电或过放电时存在爆炸危险，只是在生产过程　环保意识增强，人们的收入也增加了，这些因素　中会产生有害气体、尘渣和酸水。经过‘三废’　促使电动自行车行业每年以２位数的速度飞快发　处理后，其对环境的危害就小多了。试想一下，　展。在电动自行车上普遍采用阀控铅蓄电池，除　如果把每一种电池在整个生产过程中的各个环节　了因为它的‘价格’不高以外，又避开了铅蓄电　（包括它用的原材料）都考虑进去，那么对环境没　池比能量不高的缺点。因为电动自行车的速度被　有任何影响的电池是哪一种呢？　限令不得超过２０　ｋｍ／ｈ，而且一次充电行驶４０　ｋｍ，　２铅酸电池市场的演变和分析　完全满足了广大人群每天上下班和上街购物的需　求。综合看来，对于电动自行车而言，阀控铅蓄　任何一种产品要想得到市场的认可，就必须　电池在‘性能／价格比”方面具有明显的优势，因　做到‘价廉物美”，或者说它的ｑ陛能／价格比”　而看来，对于电动车而言，阀控铅蓄电池在‘性　必须尽可能高。这里的　眭能”指的是产品可以　能／价格比”方面具有明显的优势，因而取得了市　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ＬＡＢＡＴ　Ｍａｎ　Ｎｏ．３，２００８　维普资讯 http://www.cqvip.com

要科学地评价铅酸蓄电池　交流与探讨　场的认司。　电池呢？看来在这种场合下一只电池的价格和重　量都不是关键，起决定性作用的应当是铅酸电池　前几年，镍氢电池曾在电动自行车展览会上出　现，但近来却很少见到了，代之而起的是锂离子电　池。目前市面上出现了少量采用锂子电池的电动自　的性能，它在一３０℃　７０　ｃＣ这么宽广的温度范围　内都可以满足汽车实际使用要求。　风能发电系统和太阳能发电系统中当前广泛　使用铅酸电池，避开了铅酸电池在重量方面的不　足，而使铅酸电池的使用温度范围广、耐过充电　和过放电性能好、自放电速度小、安全、价廉等　优点得到发挥，使其具有良好的　性能，价格比”。　３扬长避短因地制宜使用电池　行车，售价是每辆２　８００元，而对于同样的储能　（即一次充电行驶路程相同），使用阀控铅蓄电池的　电动自行车只需１　０００—１　２００元。最后谁能占领市　场，就看谁的　陛能／价格比”具有优势。　了解一下潜艇和鱼雷动力电池的不同演变过　程，也许对分析当前动力电池市场发展趋势是有　参考价值的。第一代潜艇问世时，潜艇和鱼雷动　力电池都是铅蓄电池。但由于二者的使命不同，　因而对电池的要求也不同。鱼雷要求速度快、航　程远，因而要求电池的比能量和比功率都很高。　第一代鱼雷动力电池是铅酸电池，基本满足了当　时的要求。后来Ｚｎ／ＡｇＯ电池、燃料电池和　Ｍｇ／ＡｇＣＩ电池出现了，它们的比能量和比功率都比　铅酸电池提高了约一倍。虽然其价格较铅蓄电池　要贵，但它的　性能／价格比”却提高了，因而取　代了铅酸电池，成为第二代鱼雷动力电池。近年　来具有更高比能量和比功率的Ａ１／ＡｇＯ电池出来　了，于是又逐步取代了Ｚｎ／ＡｇＯ电池和Ｍｇ／ＡｇＣ１电　池，成为第三代鱼雷动力电池。可是潜艇的速度　不能太快，不然其噪声太大，声纳失去作用，所　以对电池的比功率要求不高，但对电池的安全性、　耐滥用性、方便性、　‘价格”等方面却有很高的　任何电池都有其固有的优点和不足之处，使　用电池的场合也是千变万化的。我们在选择电池　时，应当尽可能做到扬长避短，使所选用的电池　具有最佳的　性能／价格比”，这样才会得到市场　的认可。　对任何新型电池都要欢迎它，促进它，同时　也要科学地分析它的优点和缺点。如果它的‘性　能／价格比”确实是好，那么它必然会受到人们的　欢迎，水到渠成地占领市场。　当前对铅蓄电池的性能评价应当实事求是，　要有科学的态度。不应当用贬低铅蓄电池的方式　来颂扬某型电池，以免误导电池产业的发展方向。　参考文献　［１】Ｉｓｉｄｏｒ　Ｂｕｃｈｍａｎ，Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｅｃｔ　ｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．Ｔｈｅ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎ，２００１（９）：２４－４０．　［２］Ｍ．Ｓａａｋｅｓ，ｅｔｃ．Ｂｉｐｏｌａｒ　ｌｅａｄ－ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｆｏｒ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅｓ，１　４４　要求。虽然Ｚｎ／ＡｇＯ电池和燃料电池也都想取代铅　酸电池，并且世界各国为此花了大量的人力和物　力，但到如今，世界各国还是毫无例外地使用铅　酸电池，就是因为对潜艇来说，目前还没有哪一　（２００５）：５３６—５４５．　种电池的综合　陛能／价格比”优于铅酸电池。　国内外汽车用起动电池为什么至今都用铅酸　【３］华寿南．国外混合动力用ＶＲＬＡ电池的研究进　展［Ｊ】＿电池，２００５（１）：６６—６７．　铅酸电池仍在ＨＥＶ用电池竞争行列中　当前铅酸、锂离ｉｆ－ｅＬ镍氢电池生产厂家都想在新一代ｉｆ，境友好型混合动力汽车（ＨＥＶ）用电池新　兴市场中占有一席之地，但只有在性能与价格之间获得最佳平衡的品种方能最终取胜。　ＡＬＡＢＣ（先进的铅酸蓄电池联合会）创始成员，美国Ｄｏｅ　Ｒｕｎ铅金属生产公司的总裁Ｎｅｉｌ最近　在一次会议上说：“铅酸电池仍在这一竞争行列中。”对于ＡＬＡＢＣ最近完成的以铅酸电池为动力的　Ｈｏｎｄａ　Ｉｎｓｉｇｈｔ混合动力汽车１０万英里（１６　７Ｙ，２＇－￣）的运行试验，他说：“这充分显示了铅酸电池至少　具有与镍氢电池相同的耐用期限，而且效率更高、更便宜。”　《蓄电池》２００８年第３期　１２９