加拿大泰克投资有限公司博士克劳斯伊梅尔斯

　　2016年9月9日上午,2016首届中国国际铅酸蓄电池技术交流会在四川召开。加拿大泰克投资有限公司博士克劳斯伊梅尔斯先生致辞，内容如下。

　　你们好，我很高兴来崇州，对不起，我会说中文！感谢伊秘书长给我们这个机会和大家探讨蓄电池隔板方面的技术。在中国第一个讲座是2005年，在中国铅酸蓄电池博览会上，在北京，当时是王先生组织的。在那个时候没有涉及到我们启停电池的课题，现在已经是一个很热门的话题了。市场上越来越普及，在欧洲有60%的新车全部是启停系统。启停电池和我们常规的启停电池有很大改变，今天我就在隔板上有什么改变和大家探讨。

　　那么开始我先用这张图介绍一下，我们启停电池的发展的变化情况。那最早我们把启动电池采用这种启停电池的方法进行测试的时候，这个电池很早就寿命终止了，不可能在启停系统使用。那第一代启停电池的改进以后，他的性能有显著的改进。按照启停电池方法进行实验，比传统电池寿命延长了一倍。那么第二代启停电池的性能比我们普通启停电池是三倍了，很接近AGM使用启停电池的性能了。那么第一代启停电池当时不能用电能回收，第二代AGM可以进行回收，而且可以进行快速充电的。第二代启停电池还是逐渐在进步，不单单是接近AGM，有可能以后会超过。我们讲启停电池，今天主要在于富液式电池增强上，我们的隔板为你的启停电池改进做什么贡献呢？

　　我们首先看一下，对于启停电池来说，他的一些要求，他存在的一些问题以及潜在的一些改进的方式。那么这个大家对这个都非常熟悉了，我们可能稍微快一点过去。那么第一个问题要求在很低的核电状态下，他的频繁的微循环充电放电。那么在这种要求下，带来的很多问题，一个是硫酸盐花，一个是硫酸分层，一个是硫酸物质脱落。应对这几个方面有很多改进的措施，其中比较重要的就是加炭黑，电池设计的改变。

　　那么在这个方面，我们从隔板的角度来说，隔板的版型、电池正负极等能够有所改进，有所帮助。那么第二个就是蓄电池要有良好的充电接收能力，这需要电池有比较低的电阻，不仅仅是新的电池，而且在使用很长时间之后，都要保持很低的电阻。那么第二个就是酸的扩散，第三个就是酸的回收。回答这个问题，从我们隔板能不能做到更低的电足，以及我们可以能不能做到低失水的性能。

　　我们刚才说的这些问题，对于隔板在这种电池的选型上，我们有这么几个问题探讨，第一隔板的隔率，隔板的版型，隔板的电阻。为什么我们要谈一下失水性能呢，我们在普通的启停电池没有这么重视它呢？首先我们加炭黑，他可能对电池的失水有一个副作用，那么作为炭黑来说，就会对电池的失水有增加。再一个就是大电流的充电对电池的失水有增加。

　　解决方法其中之一，就是在选用隔板的就是选用低失水的隔板，其实我们早期的隔板里面，他都具有降低电池失水的特性。很不幸当时我们的PE隔板没有这种降低失水的性能，这是当时面临的一个问题。那么PE隔板添加了以后，就有可能减少电池失水性。那么这个图就向我们介绍了，在40度的标准的启停电池。从这个图可以看出来，我们PE隔板可以降低电池的失水性30%到40%。问题怎么能够降低电池的失水性？那么这个里面这是我们其中的一个模型，在我们的负极表面特性的一个示意，如果负面的表面这样，所以他带正电荷，如果是T离子，他显示的是负电荷。那么我们隔板里面有一种物质，他是极性物质。他们是被T离子把他吸引在T的表面，这样的话，这些物质就把这个T的特性减弱了，把电池的失水性降低了。

　　那么这个PE隔板加入了特殊的添加剂，可以减低失水30%到40%。那么这隔板不仅仅用在T合金上，用在铅合金上也可以降低失水。那么这种隔板能不能起到功效，现在做EF隔板的做这种选择，是有降低这种失水的功能。对于电池的硫酸盐化，要理解他的作用我们先看一下我们标准的启动电池的结构。这样的话，负极板和隔板的平面是对在一起的，那从顶部来看，上面的正极板，中间是隔板，最后是负极板，那么从理论上来讲，我们分析的这个问题主要在于隔板的平面对于负极来说，化学反应充电和放电对酸是有限制作用的。那么在平面隔板对着负极隔板的时候，这个隔板对它就是阻碍作用。相对于我们普通的启动电池来讲，他需要更多的能源的转换，补充放电。在这个过程中需要更多的算的扩散，参加到化学反应里。

　　那么高倍率的充电，需要这个酸能够最快速度到达我们负极板的板面来进行分层。问题是在我们里面，在负极表面进行的大电流的充放电，而不是在极板的内部。那么他也需要酸尽快渗透到极板的里头去，那么我们加了炭黑以后，对于酸的扩散是一个加速的作用。这里面白色是硫酸铅，从这个图可以看出来，在低倍率放电的时候，硫酸铅在极板的分布是比较均匀的。在高倍率放电的时候，主要集中在这个极板的表面，表面的硫酸铅也阻碍了酸往极板里面扩散。

　　那么问题是我们现在是否在负极的表面增加酸的数量，回答这个问题，是我们极板对于酸起到什么样的作用？我们马上进入我们算术的数学阶段。这个是一个多孔材料的关系，那么DEF是有效的扩散系数，那么D就是在没有中间这种中介材料情况下的中介系数。P是我们这种中间多孔材料的孔率，T是他的多孔材料的曲率，这个T不单单是发音比较绕口，理解起来也不容易。所以在这里面给大家介绍什么是多孔材料的曲率。这里面，我们所有的这种多孔材料不直的，他需要给你增加一些难度，是曲线的。那么他这个曲率计算，I是离子通过隔板的值，D是弯曲的尺寸。那么这个曲率不单单是绕口，计算也不好计算。

　　我现在先把这个曲率不用曲率计算的一个方式，这里我用一个模型，这个模型引入到PE隔板，是一个博士引入到这个行业里面来的。那么这个结果，曲率的平方除以孔率，那么把这个曲率的公式带入到我们的扩散公式里面，那么有效的扩散系数除以没有节制的扩散系数，等于这个孔率的平方。那么把这个带入我们PE隔板，我们PE隔板的孔率是60%的话，那么他等于0.36，有效的扩散系数等于我们电介质扩散系数的2.8，说明在PE隔板里面，这个扩散的速度应当说比没有PE隔板要慢3倍。

　　当然了，解决这个问题可以提高隔板的孔率，那么这个图就表明了孔率和这个扩散之间的关系。比如说我们现在把孔率从60%提高到70%，他的比是0.49，从0.36到0.49，他的速度从慢3倍到只慢1倍。那么这里头我们可以在未来的板型的选择上可以做一些事情来解决这个问题。这个是我们这种板型用了很长时间，和启动电池不一样，这个隔板的背面有一个迷你金条，那么工业电池采用这种隔板，制造商用了以后可以增加负极的酸量，可以把这个气体排出来。这里我们可以从这里面学到一些，用在我们EFB电池上，他这种微循环次数也是很多。这是我们从顶部来看，采用这种板型，他的一个剖面图。采用这种迷你金条以后，可以看到在负极版面有很多空间可以有效地提供酸。那么这个我们说，是有可能来提高电池的充电性能，可以减少他的硫酸盐化。

　　这里面现在是两种迷你金条的板型，在这种工业电池上已经很普遍了。第一个是1毫米的间距，0.1毫米的高度。第二个比迷你金条稍微高一点，是2毫米，工业电池制造的厂商觉得第二种板型要比较好用，这对我们有潜在的帮助。这是现在的，那么当然作为迷你金条可以设计不同的形式、不同的高度。

　　这里看一下我们酸分层的机理，在负极表面密度比较低的情况，下降的就更多一些。那么在我们普通的板型上面，他放电的时候可以造成电池的密度特别低。那么加入迷你金条，就会减缓这种分层的作用。另外有斜金条的设计，他会阻止高密度酸的下降。横向金条可以降低高密度酸的下降，电池的杂志有三年的报道了，你可以选择适合你的电池。我们现在第四个就是隔板是不是要符合一下？在负极表面上增加一层毡的结构，已经申请过专利。这不仅仅是一些纤维，还有一些其它物质。那么在这个专利申请的时候，用负极的这种带隔板。这里我想和大家探讨一下，采用负极的带隔板会阻碍酸的循环，这个是在工业电池上已经验证了很长时间。工业不采用这种带式的隔板，我们工业采用的袖套式的，保证有效的酸的循环，能够加快酸的循环。我个人认为，采用带式隔板对负极的酸的循环有帮助，那很自然，正极的时候，这个隔板一定要有很好的抗氧化性。原因隔板的正极板之间，需要良好的抗氧化性能。

　　那么启动电池符合毡，用的时间很长了，用在重载型的循环电池上，那么在EFB上面用的比较薄的毡，那么另外一个替代方式，就是我们在电池极板上采用极板纸，他也有毡的作用。

　　最后一个我们讲讲隔板的电阻。大家都认为这个电阻对隔板来说是很重要的性能。那么他确实是一个重要因素，问题是究竟能对锂电池的充电性能有多大的贡献？作为一个启动电池来讲，我们典型的电池来说，基本的尺寸114乘以147，这样我们计算出隔板的电阻和电池之间的电阻。那么从这个计算结果来看，隔板的电阻占电池的0.61个毫欧，这是最后一个幻灯片，感谢大家，今天听我们在这里为大家介绍，谢谢。