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

1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：、、和等。其中，造成的污染最为严重．铅酸电池不仅在生产过程中产生蒸汽污染空气，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，易造成人贫血、铅绞痛和中毒性肝炎等。

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

表3 胶体铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池对比

4.2国外铅酸蓄电池发展动态【5】

4.2.1美国

美国Arias公司于1994年推出双极性电动车用铅酸蓄电池，其结构技术独特，工作电流只垂直于电极平面而通过薄的双电极，电阻极小；Johnson Controls公司研发适合于高温天气的汽车电池【6】；BPC公司开发的双极性电动车用铅酸蓄电池技术组合电压为180V，电池容量为60A·h，放电率比能量为50W·h／kg，循环寿命可达到1000次；Axion公司计划生产一种基于铅一碳(PbC)技术的新型蓄电池，与传统的铅酸蓄电池相比，用铅量较少，还能输出较高的额定功率，再充电更快且循环寿命更长；Firefly能源公司开发出一种革新的石墨泡沫铅酸电池组【7】，将铅酸电池的性能改善到可以和锂离子电池、金属氢化物镍电池相当的水平。Firefly能源用石墨泡沫替代了质量重、腐蚀性强且硫化的正极和金属板栅负极，增加了表面积，进而提高了电池的化学性能。在现有生产技术的基础上，提高了铅酸电池的化学性能，将铅的用量减少到一半至1／3。

最近，美国总统奥巴马宣布，拨款24亿美元支持美国48个项目发展“下一代电池和电动车”生产，其中用于电池及其材料生产的为15亿美元，其中铅酸电池也包括在“下一代电池”内，保准其技术领先全球

4.2.2德国

德国阳光电池公司(Sonneschine)开发的Dryfit胶体蓄电池，具有自放电小、耐深放电性能优良、循环使用寿命长、浮充电压低、浮充电流小、少维护、易维护、无腐蚀、无污染、无气体外逸、无液体溢出，利于环保等特点。经检测其6V、160A·h电池的预期寿命可达到4年，具有热容量大、温升小等优点。

4.2.3瑞典

瑞典OPTLMA公司推出的卷式电动车用铅酸蓄电池，产品容量为56A·h，启动功率可达到95kW，比普通的195A·h的VRLA蓄电池启动功率还要大，而体积只有普通铅酸蓄电池的l／4。

4.2.4日本

日本公司开发的电动汽车用新型VRLA蓄电池，其电压规格有单体2V和4V，采用贫液式和极板水平设计，饭板间的间距很小，不会出现电解液分层，脱落物质向下移动有极板挡住，电池底部无脱落物堆积。

4.3国内铅酸电池发展动态

      陕西中和绿能电源科技有限公司研制出无酸蓄电池——铅氧蓄电池【8】，铅氧蓄电池是以铅酸蓄电池为基础，不改变电池和电极结构，用一种复合盐类水溶液取代原铅酸蓄电池使用的稀硫酸水溶液，基本做到无污染排放。同时能提高蓄电池充电效率，不使用稀硫酸，降低生产成本。如果铅氧蓄电池能得到广泛应用，延续100多年的铅酸蓄电池史，有望被改写。

     哈尔滨工业大学应用化学系主任胡信国提出了“超级电池”的概念。超级电池将铅酸电池与超级电容器混合在一起，具备铅酸电池和超级电容器双重功能。两者功能实现互补，比普通铅酸电池更具优越性。超级电池的体积比超级电容器小，价格比普通铅酸电池稍高一点，但比镍氢电池和锂电池都便宜。由制造技术成熟的铅酸电池升级换代而来，成本低，同时安全性也有保障。超级电容器可保证很大的功率，能满足强混合动力车的要求。

广东誉洋特种蓄电池厂开发的硅盐胶体电池(也称硅盐电池)【9】采用铅合金，但废弃电解质硫酸，解决了铅酸电池化成工艺的硫酸挥发物，使工人的生产环境得到了彻底改善，使该产品向环保电池方向迈进了一大步。该胶体电池的生产，大大缩短了电池的化成时间，一般不超过22 h，从而可节省电能1／3以上

5结论

     目前，车用蓄电池发展不十分理想，铅酸电池自放电率高，比容量、比功率低，污染严重；锂电池温宽窄，安全性能差，价格昂贵；燃料电池还处在实验阶段，性能不够稳定。而铅酸蓄电池来源广泛，成本低廉，技术成熟，为其进一步发展提供了契机；同时铅氧蓄电池、超级电池，硅盐电池，高温电池也都为铅酸蓄电池发展指明了前进方向。此外，采用国际先进的工艺技术可对铅酸电池的污染进行有效控制，目前国内先进铅酸电池企业的环保排放达标率已由十年前的5%提高至99.5%，而且可实现循环利用【10】。

随着技术创新，铅酸蓄电池的性能已有了很大提升，成本优势依然依旧非常明显。相信，在“国家十一五规划”对电动车支持力度下，今后铅酸电池在汽车领域上定会大有作为，发展前景明朗【11】。

参考文献

【1】曹国庆. 国内铅酸电池产业发展概况. 中国电池工业协会

【2】肖永涛，肖军. 汽车蓄电池的使用与维修. 北京：中国电力出版社，2005

【3】电动汽车用铅酸蓄电池. 中华少又民共和国汽车行业标准. 2006

【4】廖东渡， 秦昌峰，周一丹. 电动自行车用铅酸电池污染问题及对策的思考[J].环境科技. V01．21 Supp．2008 ，93—95 

【5】丁跃浇，张万奎，陈波. 电动汽车铅酸电池的进展[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版).  V01.20No.2,2007,50—52

【6】王丽斋，曹责发，李建华. 耐高温铅酸蓄电池的研制[J]. 第九届全国铅酸蓄电池学术年会论文全集. 

【7】铅酸电池设计取得技术进展. 电源技术新闻[M]. 2006.1 1. 870

【8】铅酸电池史有望被改写

http://news.qq.com/a/20090905/000392.htm

【9】商国华.突破常规理念的硅盐电池. 北京电池[J]. No4. 2001

【10】隋延波. 铅酸电池的明天会更好. 中国铅锡锑[J].　2010.3，47—50

【11】曾建军，中国铅酸蓄电池产业发展与未来，2010中国首届铅锌高峰会，中国铅酸蓄电池行业协会下载本文