如何改进VRLA蓄电池

膨胀，作为具有低腐蚀的效果，就可以降低板栅厚度（或重量），从而达到电池比能量的增加。

正极板对于VRLA电池，活性物质在极板垂直方向的膨胀依然是严重的问题，对于活性物质膨胀过程的情况，现在还有争论，一些实验显示，充电时膨胀，放电时收缩，而另外一些实验又表明，放电时膨胀，充电时收缩，伴随着反复的深循环，正极活性物质膨胀的趋势依然处于争论中。已在Brno大学开展的相应实验工作，将会得到容量损失、循环和活性物质电阻三者之间清晰的关系。

隔板对富液电池的研究表明，与8kPa压力相比，40kPa压力加在极板上，能阻止正极板的膨胀，从而潜在地增加循环寿命。但是有一点值得注意，VRLA电池中，使用AGM隔板，当AGM隔板被电解液湿润后，将会收缩，当有压力时，其厚度将降低，而且孔的结构也会发生变化，所以在设计上，同时要考虑O2的传输及保持对极板有足够的压力，现在ALABC的一些研究者正在探索利用不同形式的AGM，以确定一些有孔物质能改善AGM隔板的性能。AGM的孔率和液体保持能力随着使用纤维的直径、细纤维的比例和加在隔板上的压力的变化而变化。

可以考虑这样一种材料，当它被湿润或受压时没有收缩和孔率的变化，这种材料的应用测试表明，至少具有300次的深循环寿命，富液式AGM隔板就是一例，但还未正式推广使用。

充电充电的方式对VRLA电池的性能有显著影响，对VRLA电池来讲，这是一个特殊的地方。

从热力学角度来讲，电池具有不稳定性，其电池电压大大高于电解液中水的分解电压，但由于Pb、Sn等元素对氢的过电位，使得在开路状态下电解液中水分解的速度相当慢。

在铅酸蓄电池中，除整个电极的充电和放电反应外，还有四个副反应，在正极：

（1）产生O2H2O→（1/2）O2＋2H＋＋2e（6）

与标准氢电位相比，电极电位接近1.75V时，反应就变得很剧烈。

（2）Pb的腐蚀此反应决定于电池寿命，在电极电位较低时，比较稳定，当电极电位较高时：

6H2O＋Pb→PbO2＋4H3O＋＋4e（7）

在负极：

（3）产生H22H＋＋2e→H2（8）

其热力学电位为0V，但由于过电位的存在，其电极电位到达较负的一定值时才产生H2。

（4）氧循环

O2＋2Pb＋H2SO4→2PbSO4＋2H2O（9）

所以在充电的初期，所有的充电电流消耗在充电反应上，无气体产生，但充电的后期，电压到达某个值时，气体就会产生，与充电反应分享充电电流。

在富液电池中，H2和O2产生的量大致相等，在VRLA电池中，由于氧循环从而改变了负极的电极电位，过充电的主要反应就是正极产生O2以及在负极还原，VRLA电池中，理想的充电反应和气体产生所消耗的电流之间的平衡对电池设计、操作状态和过充电机制具有相当复杂的影响，这很敏感地影响电池的循环寿命。

对充电过程来讲，要尽可能地有效，如果氧的产生占用太多电流，对电池将产生有害的影响。氧气在负极还原时，将产生大量的热，导致负极严重的去极化，使电池充电困难。因此过充电的程度可用O2循环来表示。实验结果显示，适当的过充能延长电池的深放电循环寿命，但过量的过充电则是有害的。

大量试验表明，充电方式对VRLA电池性能具有相当重要的影响，许多研究者已对此开展研究，主要问题有以下四个方面：

（1）在过充电阶段，充电过程的有效性减少，将导致隔板的饱和度降低。

（2）大量的氧循环将产生热和阻止负极板的充电。

（3）详细的充电机制，特别在充电的最后阶段和

终止状态对于控制氧循环是相当重要的。

（4）充电不足会导致电池的寿命缩短，为了防止

气体的问题，就使用不完全充电状态（PSOC），但是为了取得电池组的平衡，间歇使用完全充电或过充电。

负极板VRLA电池的早期失效主要因素是正极板栅及其活性物质，当这些因素被克服后，不管在浮充使用或循环使用，负极板则成为制约蓄电池寿命的主要因素，其主要原因就是在电池寿命的最后一段时间负极板充电困难。

VRLA蓄电池中负极板引起其容量的逐渐损失，可能的原因如下：

（1）由于VRLA电池中的氧循环，破坏了负极板

中的有机物分子，使有机膨胀剂损失，导致电极表面收缩。

（2）电解液分层。

（3）由于氧还原而导致的去极化，以及自放电大而导致电池充电无效。

3结语

近几年，对VRLA蓄电池寿命的研究主要集中在深放电性能上，以便能改进其在电动车上的运用，并且已取得了不少的进步，使在最初的300～500次循环中，由于正极板因素引起的问题得到了解决。现在的主要任务是解决负极板的问题，以使VRLA电池能达到富液电池的水平。