储能用长寿命LL-S阀控式铅酸蓄电池的开发

性物质，进行电池循环寿命试验，结果见图6。图中确认耐充放电循环寿命性能在4500次以上。

综上所述，腐蚀变形小的板栅集电体与高密度的活性物质组合，正极板循环寿命性能可达4500次以上。

3.2 负极板

铅蓄电池负极活性物质，因反复的充放电循环，使活性物质硫酸盐化和活性物质晶粒粗大化的表面积降低，导致容量下降。为了防止这一现象，采用在负极活性物质中添加石墨、木素、硫酸钡等添加剂。这些添加剂按照一定的种类和不同的比例进行添加，对负极板的放电性能、充电接受性能及寿命性能等有很大的影响。

在硫酸铅内加入石墨，可提高硫酸铅表面的导电性能，并认为是在石墨表面发生反应。众所周知，超细晶粒石墨和添加量的增加能提高充电性能。石墨因种类的不同，其物理性能有很大的差异，因此可以认为石墨种类的不同，其效果也不同。

为了对比不同种类的石墨对负极充电性能的影响，表2中列出了用于评价试验用小型电池的六种石墨对比。蓄电池进行限量充电的循环次数达1000次后，负极板中残留的硫酸铅与石墨种类关系的研究结果示于图7。石墨种类的不同，硫酸铅的蓄积量也不同，D、E石墨相对传统使用的石墨A而言，硫酸铅含量少，负极充电性能好。表2数据无法判断石墨的物理性能与负极充电性能的关系，石墨晶粒表面官能团量和种类的不同，其效果也不相同。石墨的作用功能目前仍在探讨中。

4 新品电池的结构特性

4.1 单体电池

4500次长寿命的LL-S电池的改良内容及目的列于表3。有关电池结构、使用条件的卧式放置、限液、电量管理的充放电控制，目前仍沿袭LL型电池的技术。

新品电池与传统产品的对比列于表4，产品的外观照片示于图8。与传统的循环寿命3000次的电池相比，电池的尺寸相同，重量约增加了8%，电池的期待寿命增加到4500次，是原来的1.5倍。电池槽材料选用耐药性、耐透湿性优良的聚丙烯树脂，端子为螺栓式，在电池盖上设计有插入成型的铅合金制极柱套，与端子部位焊接成形，并用环氧胶封口，可防止电解液渗漏的结构。这种电池的推荐充电方法见图9，单体电池的充电电压设定为2.42V，采用多阶段小电流充电及为防止过充电采用控制充电量的方式进行充电。

新品电池各小时率的放电特性示于图10。与传统的LL型电池相比放电性能相同。在70%放电后，以推荐的充电模式进行充电的充放电效率示于图11。新品电池充放电时的效率约为87%。

4.2 电池组

电力储备用电池组使用多只单体电池组合，一般采用框架单元。采用这一方式的LL1500-S电池组示于图12。这种情况下依据电池的位置，将在电池间产生温差。影响电池寿命性能的原因之一是正板栅腐蚀量增加及温度过高。循环寿命试验的温度与正板栅的腐蚀量的关系示于图13。

减小各电池组的温度上升及电池间的温差是电池组使用时的重点控制部分。为抑制电池组充放电时的电池温度上升和电池间温度的均衡，从采用的热传导和热流动分析的模拟试验和模拟框架电池组的实测数据进行研讨，结果列于表5。众所周知，在电池间设置间隙的框架结构为电池通风，可减小如图9所示的多级充电第1阶段充电功率，在浅放电使用时可有效地抑制温度上升，达到温度均衡。充电功率和放电深度与系统的运用条件有关，所以应改良电池间设置间隙的框架结构。通过改良框架的使用和空气流动，循环使用时的电池温度升高约可控制在7℃，电池间的平均温度可下降8℃。

使用1500Ah电池的改良框架的电池组(1个版块12只组合，每层4只，共3层)进行充放电，与使用传统框架的对比状况示于图14。电池温度平均上升为6℃，电池间的温度差约减小4℃，空气在电池间的流动为最佳化，效果显著。

5 电力储备系统的实用化试验

目前公司有3台电力储备装置已经在进行系统峰值运转实际规模的实用化试验。实用化试验中的储能系统的结构列于表6。1号和2号机最大功率100 kW，3号机为最大400kW的充放电系统。电池工作期最长的设备为图15所示1号机，图16为实用试验中放电末期电压状况。到目前为止该电池组已进行了2年零6个月的连续运转实验，效果良好，并未出现电池电压下降和偏差加大等现象。2号、3号机台也得到了同样的效果，试验证明电力储备系统在实用上没有问题。

6 小结

公司研制开发的长循环寿命的储能用LL-S型阀控固定型铅蓄电池有如下特点：

(1)正极板选择耐腐合金和腐蚀变形小的板栅及高密度的活性物质，负极板通过石墨添加剂的改进，提高了充电性能，同时封口部位的改良又进一步提高了电池的可靠性能，新品电池组实现了4500次循环寿命性能(25℃、70%放电量)和高达87%的充放电效率。

(2)开发研制出与电池组配套，