電池是科技的命脈,蓄電池自普朗特發(fā)明以來,歷經(jīng)100多年的發(fā)展歷程。從最早的富液電池作為起動(dòng)電池的廣泛應(yīng)用,到上世紀(jì)70年代末閥控密封蓄電池的問世,到低Sb 的Pb-Sb-Cd合金技術(shù)的突破到稀土合金技術(shù)的問世,電池行業(yè)迎來一個(gè)新的春天。
第一階段:從銻到鈣,鎘污染引關(guān)注,閥控技術(shù)成主流
蓄電池制造所用的板柵是Pb-Sb合金板柵。然而,由于Pb-Sb合金在析氧電位方面的劣勢,從上世紀(jì)70年代開始,由于密封型免維護(hù)電池的要求,需要析氣速率更低的板柵合金。Pb-Ca合金具有電阻小、析氫過電位高、鈣不會(huì)從正極板柵溶出的優(yōu)點(diǎn),因此,被引用到密封型蓄電池中。在過去的幾十年中,閥控式鉛蓄電池被應(yīng)用到深放電領(lǐng)域,且受循環(huán)方式的影響,Pb-Ca合金顯示出抗蠕變性能差、耐腐蝕性差、阻擋層降低循環(huán)性能的缺點(diǎn)。低Sb 的Pb-Sb-Cd合金重新被應(yīng)用到電動(dòng)車電池中,改善了閥控密封蓄電池的深放電的性能,提高了電池的循環(huán)壽命。但隨著市場環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國家對(duì)于重金屬鎘的市場限制,Pb-Sb-Cd逐漸被各個(gè)生產(chǎn)廠家淘汰,重新轉(zhuǎn)入對(duì)Pb-Ca合金的應(yīng)用和研究上來。
第二階段:從鈣到銀,鈦金屬,銀合金依舊無法解決鈍化膜問題
一直以來,行業(yè)各方專家都在尋求突破Pb-Ca合金早期容量衰減和循環(huán)壽命差的缺點(diǎn),業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者也嘗試添加一些其它元素來改善Pb-Ca合金的性能。目前,業(yè)內(nèi)板柵合金主要是Pb-Ca-Sn-Al四元合金。一定量Sn的加入增加了板柵的抗蠕變性能、耐腐蝕性,循環(huán)性能也有所改善,但都沒有一個(gè)質(zhì)的提高。某些廠家也曾嘗試添加金屬鈦,銀等元素對(duì)四元合金的影響,結(jié)果表明,鈦金屬由于自身密度的原因,合金的生成過程中條件較難控制,而Ag在若干年前就有在電池內(nèi)添加,確實(shí)能提高四元合金的耐腐蝕性,降低析氫速率,但仍然不能解決板柵/活性物質(zhì)界面易生成一層導(dǎo)電性差的鈍化膜的問題。所以在閥控電池早期容量衰減方面雖有提高但很難有大的突破。
第三階段:從銀到稀土,稀土三穩(wěn)電芯技術(shù)進(jìn)入電池行業(yè),成一大技術(shù)突破
稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序數(shù)為57 到71 的15種鑭系元素氧化物,以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧(Sc)和釔(Y)共17 種元素的氧化物。有“工業(yè)維生素”之稱的稀土元素在石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁材料等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,隨著科技的進(jìn)步和應(yīng)用技術(shù)的不斷突破,稀土氧化物的價(jià)值越來越大。
TIanN多年來一直致力于板柵材料的研究和解決行業(yè)內(nèi)存在的技術(shù)問題,也曾通過在合金中增加銀,鈦等多種金屬改善性能,但直到稀土合金的加入才讓天能研究院對(duì)于閥控電池的合金研究有了新的突破。經(jīng)過大量研究表明:微量的稀土加入能夠細(xì)化Pb-Ca合金,降低了板柵腐蝕,同時(shí)發(fā)現(xiàn)稀土合金在抑制陽極膜的生成方面有其他金屬不能比擬的優(yōu)越特性,電池在循環(huán)過程中沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)Pb-Ca合金電池在早期由于陽極膜阻擋層的形成造成的電池容量衰減,大大提高了電池的循環(huán)壽命。可以說稀土合金的技術(shù)應(yīng)用突破了傳統(tǒng)Pb-Ca合金的缺點(diǎn),在閥控蓄電池的性能提升上有了一個(gè)質(zhì)的變化。因此,“稀土合金”被認(rèn)為是新一代免維護(hù)鉛酸電池板柵材料。
TIanN集團(tuán)即將上市的“稀土三穩(wěn)電芯”的電池產(chǎn)品——大黑牛,同時(shí)采用 “類蜂窩狀高能電極”、“獨(dú)創(chuàng)的鹽化工藝”和“德國高速分散技術(shù)”三大技術(shù)。有望將電池行業(yè)引入一個(gè)新的高度。