铅酸蓄电池研究的国内外研究综述

李国强++李光升

摘 要：本文首先介绍了铅酸蓄电池在军用电气系统中应用的重要性及研究历程，然后分别论述了铅酸蓄电池的国内和国外研究现状和主要研究内容，最后列举了新型的铅酸电池的发展方向。

关键词：铅酸蓄电池；研究现状；发展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.046

0 引言

蓄電池是一种能把化学能转变成直流电能的装置。它具有电压稳定，使用方便，安全可靠，电压、电流容量调整范围大（通过串、并及混联），可根据工作需要制成任意形态等特点。铅酸蓄电池作为能量存储系统，曾被广泛的用作启动电源、备用电源、动力电源、储能电源等。如坦克、装甲车等军用车辆目前大多采用铅酸蓄电池作为辅助电源，它与发电机并联连接，构成军用车辆电气系统的电源。但近10年来，由于受到其他材料电池的冲击，并受困于铅价的频繁波动，铅酸蓄电池行业一度黯淡。随着电动汽车和离网照明系统等行业的迅猛发展，铅酸蓄电池的需求量大增，与铅酸蓄电池相关的研究领域再次成为研究的热点[1]。

1 铅酸蓄电池国内研究现状

在国内，一方面，由于存在着对传统蓄电池的偏见，铅酸蓄电池领域高科技人才匮乏，蓄电池产业分散，厂家众多，但大多规模不大，技术水平不高，生产制造缺乏理论指导，通常都是靠经验积累，中低档产品和国外相差不大，但高尖端设备的差距比较大。另一方面，我国铅酸蓄电池行业得不到政府的扶持，对于新型电池宣传过度，对铅酸蓄电池宣传的负面报道多，导致技术人员对于铅酸蓄电池的积极性不高，各项相关技术发展缓慢。在某些领域，比如用在储能电池独立发电系统中的铅酸蓄电池，寿命要求至少达到五年，但我国目前生产的该类型产品，寿命只有2～3年左右，很多还达不到两年。比较大的一些铅酸蓄电池生产厂家，比如双登、光宇、南都等公司，在一些高端蓄电池上的技术相对比较成熟，但配套的一些关键材料国内难以生产，只能依赖进口，导致这些高端蓄电池难以大规模推广。

2 铅酸蓄电池国外研究现状

在国外，铅酸蓄电池产业比较集中，规模较大，在电池生产设备上领先国内，自动化水平高且注重环保。目前国外的研究热点是超级电池和铅碳电池，政府对该领域支持力度很大。美国政府曾分别安排3430万美元和3250万美元支持两家公司发展铅酸“超级电池”项目。日本古河公司对于超级电池的研究及生产在国际上处于领先水平，目前已经实现了在电动汽车上的运行实验。

在技术层面上，目前对于铅酸蓄电池的研究主要集中在以下几个方面[2]：

（1）荷电状态（State of Charge，SOC）及剩余电量估测；（2）蓄电池寿命预测研究；（3）蓄电池充电技术；（4）蓄电池特性建模仿真技术。

针对这些难题，国内外进行了一系列的研究，包括蓄电池在线监测技术、建模仿真分析、管理系统设计等。但无论是在研究的深度还是广度上，国外都超过我国。德国VARTA公司、西门子公司，美国SPD公司、Alber公司、Autocap公司、Btech公司，加拿大Midtronics公司，日本丰田公司、古河公司等一些国际知名公司，在蓄电池状态监测技术上取得了突出的成就，所开发的电池监测系统不仅功能齐全，而且精度上达到了很高的水平。

3 铅酸蓄电池研究的发展方向

铅酸蓄电池已经发展了近150多年的历史，至今在市场上仍然占有牢固的地位，除了其价格低廉、安全性高、技术成熟等特点外，还与其近几年在竞争中发展了许多新技术也密切相关。近年来，新型的铅酸电池正在快速发展，如卷绕式电池、超级电池、双极性电池等[3]。

卷绕式铅酸蓄电池是螺旋型结构，采用压延铅合金的方式制造出了很薄的铅箔作为极板基片，将正极板、隔板、负极板交替叠放卷绕在一起。超级电池是一种混合式储能装置，用来取代高成本且复杂的超级电容器-铅酸电池系统，它将非对称超级电容器和铅酸电池的铅电极组合成一个一体式的负极，然后共用正电极，不需要另设额外的电子控制装置，其中超级电容作为脉冲动力，铅酸蓄电池作为能源。双极性电极一面有正极活性物质，而另一面有负极活性物质的坚实薄片极板。在双极性电池中必须有两个单极性电极，其中具有正极活性物质的单极性正电极与正极端子连接，具有负极活性物质的单极性负电极与负极端子连接。

很多专家认为锂电池会取代阀控式铅酸蓄电池，其实不然，锂电池在实际应用中面临着许多问题，如电池组规模庞大、对电池一致性的要求非常高、电池组寿命低等缺点。反观新型铅酸蓄电池，除了双极性电池在中国的发展缓慢外，卷绕式铅酸蓄电池已经可以商业化生产，虽然性能稍微弱于锂电池，但是其综合性能和性价比都要好于锂电池。而超级电池正在快速发展，它不仅具有卷绕式电池的优势，而且在环保方面也有较理想的效果。此外，国家《铅酸电池行业准入条件》的发布将淘汰那些产能低、环保不合格的铅酸蓄电池企业，从而保证铅酸蓄电池从生产到再回收都能满足环保要求。未来的5-15年中铅酸蓄电池仍然会占有主导地位，当然这也需要广大的研究铅酸蓄电池的科研人员齐心协力，开拓创新发展更好的铅酸蓄电池。

参考文献：

[1]李刚.装甲车辆铅酸蓄电池维护保养策略研究[D].装甲兵工程学院，硕士学位论文，2011.

[2]邓颖.基于模糊控制的通信电源蓄电池监测系统的设计与研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2008：4-5.

[3]汪毅，马小平，宋昭昭.浅谈铅酸蓄电池在变电站中的应用与发展[J].蓄电池，2012，05（49）：204-208.

[4]蓄电池原理与维修（下册）[M].总参谋部装甲兵部，1984：65-92.

作者简介：李国强（1993-），男，硕士研究生，从事装甲车辆电气故障诊断方向。