[转贴]高能长寿铅陶蓄电池

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[转贴]高能长寿铅陶蓄电池项目可行性分析  


［ 中国电动车信息网　　Date：2005-9-26 10:06:33 　 Hits：31 ］
前  言
    铅酸蓄电池是重要的基础能源。它与现用的多种能源相比，具有许多优点，因此，多年来广泛地用于车、船的起动和用作应急电源等。但是，传统的开口式铅酸蓄电池存在使用寿命短、充电时间长、污染环境等缺点。为此，科研人员研制成功阀控密封式铅酸蓄电池等改进型铅酸蓄电池。但是这些改进型铅酸蓄电池仍存在某些明显的不足之处，不能很好地满足用户的要求。
    为给社会提供性能更好、性能价格比更高的蓄电池，加拿大博利公司的科研人员经过多年的技术攻关，终于研制成功最新型、目前最先进的铅陶蓄电池——用有很多微型孔管的陶瓷板和铅合金板复合而成的极板与特种电解液制成的蓄电池。这种新型蓄电池具有高性能、长寿命、无污染、成本低等优点，可替代现用的各种蓄电池用于多个行业用的车辆、船舶、设备等，能使用户得到节能、降低费用、环保等好处，可为社会带来很大的经济效益、环保效益和社会效益。
技术和产品特点
    一、技术特点
    铅陶蓄电池是用陶瓷板与铅合金的复合板管式结构材料代替原有的铅合金板的最新型电池。这种新型蓄电池除了在极板的材料和结构方面有了突破性的进展外，在电解质的材质、铅粉的细度等方面都有较大的改进。
     1、高性能的极板材料和结构
    蓄电池的原理是依靠内部的两种物质的化学反应来实现电能的储存和释放。对蓄电池的极板，我们的设计思想是用一种强度高、耐腐蚀性好、廉价、易加工、材料作为主要结构材料，并将其与铅合金板复合。因陶瓷具有优良的化学稳定性，耐腐蚀性，材料来源广泛，价廉，易加工，因此，我们选用陶瓷板与铅合金板复合。为了增加蓄电池内的电解质容量和增大铅合金板与电解质的接触面积，我们将陶瓷板制成有很多微型管孔的结构。因此，铅陶蓄电池的极板是由有很多微型管孔的陶瓷板与铅合金板复合而成的“板管式”结构。这种材料和结构的极板可带来以下的优良特性：
    （1）降低蓄电池的成本：因陶瓷板的费用大大低于铅板的费用。
    （2）增大内电动势：在化学反应过程中，在酸的作用下，铅板上的活性物从外向内逐层发生化学反应，并在极板的正反两面发生反应。而陶板本身的许多微型管孔内吸满了电解质，这样在活性物的内层又出现了两个产生化学反应的层面，极大地加快了反应速度，迅速提高了单位时间内的电流输出量，由于微孔内的电解质是持续供给的，内电动势明显增大，因而显著改善了电流特性，增加了电流储量。
    （3）提高蓄电池的重量比能量：因有很多微型管孔的陶瓷板比铅板轻得多等原因，而显著减轻了蓄电池的重量，因而其重量比能量显著提高。
    （4）明显提高蓄电池的体积比能量：因陶瓷板强度比铅板高、陶瓷板中大量的微型管孔能容纳一定量的电解质、铅板与电解质的接触面积大大增加等，在机械强度和功率都相同的情况下，可大幅度减小蓄电池的体积（尤其是中、大功率电池），因此，可明显提高体积比能量。
    （5）大大延长蓄电池的使用寿命：因陶瓷板耐腐蚀性特别好，其充放电次数大为延长。
    （6）增大输出电流：因铅合金板与电解质的接触面积增加等原因，明显增大了内电动势，而且因陶瓷板吸热，不易在铅合金板表面上形成氧化层，减小了电阻，因此，增大了输出电流，提高了电流传输性能。
    （7）提高了电解质的附着能力：陶瓷板外形有很多微型管孔，提高了电解质的附着能力，使电解质不易脱落。铅板在大电流输出时，剧烈的化学反应会放出许多热量，致使电解质剧烈地热胀冷缩，导致电解质易从板栅上脱落。因陶瓷板本身具有大量的微孔，有吸热作用，使电解质冷热变化小，而且陶瓷板本身没有氧化层，因此电解质不易从板栅上脱落。
    （8）由于以上优点，电池中可使用强电解质，从而进一步提高电池的性能。
    2、纳米级硅胶电解液
    该纳米级硅胶电解液注入电池内部后，在电场力作用下将变成胶凝状态，形成一种类似固体的结构，能很好解决漏液、爬酸和电解液干涸等问题。此项技术将蓄电池的低温性能、自放电性能大幅度地提高。
    3、超细颗粒铅粉
    这种超细颗粒铅粉使蓄电池可以采用性能更高的电解质，进一步提高铅陶蓄电池的比能量。这将使蓄电池比能量低于碱性电池的现状大有改观，对电车电池的发展十分有利。
    4、新的生产工艺
    该新型铅陶蓄电池的结构使蓄电池的抗振动性能得到很大提高，因而使生产工艺简化。
    5、优化的生产工艺技术
铅陶蓄电池生产过程产生的污染可以比常规的生产工艺减少80%，产品的一致性有较大的提高，产品的生产成本和废品率降低，符合产业发展方向和对环境保护的要求。
    二、产品优点
    铅陶蓄电池因在生产技术方面做了多项重大的改进，因此，与传统的开口式铅酸蓄电池相比，具有下述多项优点：
1、使用寿命长：充放电超过1000次，为传统的开口式铅酸蓄电池使用寿命的三倍以上。
2、充电时间短：仅1—2小时。
3、放电容量大：为传统蓄电池的1.5倍。
4、2小时率放电容量大：比传统蓄电池大30%。（在电动车实际使用中，每次充电的连续使用时间为2—3小时。传统铅酸蓄电池2小时率放电容量与5小时、10小时、20小时率相比，差距相当大，仅为20小时率的60%。商家出于经营需要，往往标称10小时率或20小时率，例如买一只标称20小时率的12Ah的日本动力电池，实际作2小时放电使用时不到8Ah，而铅陶蓄电池的2小时率放电容量比铅酸蓄电池大30%。）
5、重量比能量大：达45—55wh/kg。
6、体积比能量大。
7、免维护：使用寿命期内不必添水。
8、无污染：没有外冒的酸气和外溢的酸液污染环境的问题。
9、产品成本低。
10、可以低电压放电。
11、低温放电容量大：-50℃可放电80%。
12、免充电可保存一年。
13、运输和安装方便，安全。
    铅陶蓄电池与改进型的阀控密封式铅酸蓄电池、铅布蓄电池和水平蓄电池相比，具有上述优点中的某几项。
    可以说，陶瓷蓄电池从根本上解决了传统铅酸蓄电池的主要缺点，完全顺应了21世纪工业发展的潮流，被专家们一致认为是近几十年来铅酸蓄电池行业最显著的技术进步。迄今中国已投产两家铅陶蓄电池生产厂，另有两家正在建设中。
产品市场分析
    一、铅酸蓄电池市场现状
    蓄电池属消耗型工业基础产品。铅酸蓄电池在这个行业的应用历史最长，占有的市场份额最大，根据有关权威部门提供和网上资料查询，平均约占蓄电池市场的90%左右。美国1995年铅酸蓄电池市场销售额为36亿美元，2000年达到50亿美元。
    铅酸蓄电池的国际贸易额，1998年约为110亿美元，2002年猛增到220亿美元。考虑到有非公开贸易渠道，实际贸易额要比此数值大得多。
    中国市场的铅酸蓄电池销售额，据权威统计报告，20世纪90年代中期为500—600亿人民币，其中180—200亿元属进口的中高档免维护蓄电池（该数值未包括军用蓄电池）；2002年增至750亿人民币。
    近几年来，铅酸蓄电池由于各主要工业国在免维护、密封、材料配方、结构、工艺及电解质改型等方面取得重大进展，从而获得了更广阔的市场前景。目前产品向中、高档发展，以免维护使用作为标志，产品的更新换代趋势明显加快。
    10多年来的市场发展表明，高品质的密封型铅酸蓄电池，从通讯用蓄电池起步，几乎占领了邮电通讯领域的全部铅酸蓄电池市场，目前正走入替代起动用蓄电池和开拓动力领域用蓄电池的初级阶段。
    据统计，全球目前每年需消耗4.2亿只起动用铅酸蓄电池，但是迄今仍未站稳脚跟，市场份额只有5%—10%，市场潜力巨大。另一方面多种类型的电力助动车被市场专家一致看好。遗憾的是，直至进入21世纪，国际贸易市场尚未出现真正高品质、价格合理的动力用铅酸蓄电池。
目前发达国家蓄电池消耗量最大。可是，由于环保和劳动力费用高等问题，发达国家不愿生产此类产品，而且此种产品的研究与实际生产有些距离，而中国在铅酸蓄电池技术方面并不落后于发达国家，这就使中国成了蓄电池的生产和出口大国。中国加入WTO之后，这种趋势更为明显。目前国外蓄电池较有代表性的是日本工业标准，其比能量，放电系数等与美国电池工业协会制订的标准大体相同，代表目前国际蓄电池工业的较好水平，而目前中国标准优于国外标准。
    二、铅陶蓄电池的竞争优势
   铅陶蓄电池因多项性能优异、性能价格比高、特别适用于某些行业而具有很大的竞争优势。
1、全面的竞争优势
    铅陶蓄电池的各项性能指标达到或超过国际标准规定的指标。它与开口式铅酸蓄电池、阀控密封式铅酸蓄电池相比，多项性能优于后两种蓄电池，性能价格比大幅度地或显著地高于后两种蓄电池，因此铅陶蓄电池在后两种蓄电池现用的各行业中都具有比较大的竞争优势，可以全面地替代后两种蓄电池用于各种用途。
    2、用于机车起动具有极大的竞争优势
    机车起动用的蓄电池是一个庞大的市场。以往密封式蓄电池未能在这一领域应用的原因是造价较高以及瞬间放电能力比常规开口铅酸蓄电池低。从检测结果可知，铅陶蓄电池大电流瞬间放电能力是启动用铅酸蓄电池的1—2倍，启动性能比铅酸蓄电池还好；因此完全可以用铅陶蓄电池替代开口铅酸蓄电池，铅陶蓄电池的密封极好，不污染环境，而开口式铅酸蓄电池污染环境；而且铅陶蓄电池的价格可降至开口式铅酸蓄电池的水平，因此铅陶蓄电池用于机车启动具有极大的竞争优势。
    3、用于电动车具有很大的竞争优势
    据有关消息，美国和中国正在制定新的电动车用蓄电池标准，可能普遍采用2小时率或3小时率定标。因为铅陶蓄电池的2小时率或3小时率放电容量明显高于开口式铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池，因此，铅陶蓄电池用于电动车具有很大的竞争优势。
    4、用于电动自行车具有极大的竞争优势
铅陶蓄电池使用寿命高达1000次以上，充电时间仅1—2小时，而且价格比较低，因此与密封式铅酸蓄电池相比，用于电动自行车具有极大的竞争优势。
    三、电动车用蓄电池市场需求分析
    1、电动汽车用电池
    随着中国经济的发展，燃油汽车拥有量剧增，汽车尾气成为城市大气的主要污染源之一。中国政府将环保作为实施可持续发展战略的重要内容，国家于1996年启动的电动汽车重大科技产业化工程项目，包括电动车关键部件（电池、电池管理）攻关等。
根据中国电动车发展计划，期望将公交车、出租车行业作为电动车首选用户，因此急需开发优质、高效、且价格低廉的电动车用电池。中国己将电动车用铅酸蓄电池的研究开发列为重工业重点项目。研究的重点是提高比能量、电池循环寿命和电池性能的一致性。本项目技术对此具有特殊意义。
    2、电动自行车用电池
    进入90年代以来，经济的快速发展使得人们越来越重视生活质量。一方面从环保角度，另一方面从拥有轻便的私人交通工具出发，产生了对电动自行车的需求。
国际专家预言，21世纪中国的自行车市场一定是电动自行车的天下。中国政府的重视和支持，十分有利于电动自行车的发展。目前电动自行车所配置的电池大部分是阀控密封式铅酸蓄电池。这种铅酸蓄电池是在密封铅酸蓄电池的基础上改进的，比能量和循环寿命有所提高，但是尚不能满足消费者的要求。特别值得重视的是中国许多著名企业，如红塔集团、建设集团、春兰集团、中国轻骑等企业也加入到电动自行车领域。
    电动自行车的市场若技术条件成熟，将会有一个爆炸性的增长，年需求量至少可以达到400万辆。以平均配置24V12Ah、平均寿命一年计，则每年配套电池用量可望达到115万kwh，更新零售量576万kwh，合计为691万kwh，约合70亿元。
    3、电动农用车辆用电池
    中国主要的农用车辆，如三轮车、拖拉机等，据有关资料统计，目前拥有量多达3000万辆。这些农用车辆耗能大，严重污染环境，使用和维护费用高。如果改用铅陶蓄电池作为动力，则可使这些农用车辆的动力费用降低到原来的20%以下，而且不污染环境，使用和维护费用少。
    可以预计，铅陶蓄电池必将大量地用于农用车辆。这一市场的潜在需求量高达3600万KWh/年，合300亿元。近几年每年的需求量预计为360万KWh/年，合30亿元。
    汽车工业、电信业是密封蓄电池目前最主要的市场；电力和铁路市场对密封蓄电池的需求迅速扩大；电动车和新能源方面的蓄电池市场潜力很大。大型密封蓄电池将用于内燃机车，负荷调整用密封蓄电池将广泛用于电力系统，密封蓄电池将广泛用于电信和不间断电源系统。各项合计得出中国蓄电池的年需求量约为3400万kwh，约合300亿元。
    铅陶蓄电池具有多项优异的性能和高的性能价格比，必能占有蓄电池市场20%以上的份额，因此，中国今后铅陶蓄电池的年需求量约为1000万kwh，约合80亿元。
中国是蓄电池的出口大国，考虑到铅陶蓄电池具有显著的竞争优势，而且特别适用于某些行业，因此，中国生产的铅陶蓄电池必能畅销国际市场。如能很快形成足够的生产能力，则中国的铅陶蓄电池年出口需求量可达国内年需求量的两倍以上，即年出口需求量可达2000万kwh，约合166亿元人民币或20亿美元。

如果能真的有这么好的性能就太好了！1000次循环，45~55W/Kg，我算了一下，就是和现在12AH电池同样的重量情况下，有19AH容量，和现在17AH电池同样的重量情况下，有30AH容量，而且大电流放电可放出的容量增加30%。文中说国内已经有两家生产的了，怎么市场上没有产品呢？

1老头

人类的历史就是一个不断的从必然王国向自由王国前进的历史。。永远不能停止在一个水平上！，新电池的出现是必然的。
问题是哪有卖？？多钱？
告诉大家呀。。。。。

老顽童

[这个贴子最后由老顽童在 2005/10/02 06:38pm 第 1 次编辑]

搜索了许多，可惜没生产呢。。
http://www.jbccn.net/htm/unit/ShowArticle.asp?ArticleID=1152