儲(chǔ)能用長(zhǎng)壽命LL-S閥控式鉛酸蓄電池的開(kāi)發(fā)

摘要：新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品適合于有效利用自然能源和夜間電力的長(zhǎng)壽命電力儲(chǔ)備用閥控式鉛酸蓄電池。正極板采用耐腐蝕的板柵合金，減小了板柵的腐蝕變形，另外選用高密度的活性物質(zhì)鉛膏;為提高負(fù)極充電性能，采用石墨添加劑;新開(kāi)發(fā)的電池組在使用時(shí)可通過(guò)金屬柜結(jié)構(gòu)有效地控制電池溫度上升及電池間的溫差，使循環(huán)壽命達(dá)4500次(25℃、70%放電深度)，充放電效率87%。該產(chǎn)品在相關(guān)的電力儲(chǔ)備系統(tǒng)經(jīng)過(guò)2年零6個(gè)月的實(shí)車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)被確認(rèn)為運(yùn)行良好，實(shí)用毫無(wú)問(wèn)題。

1 前言

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越重視地球變暖等問(wèn)題，在氣候變化框架條約第3次締約國(guó)會(huì)議上通過(guò)的京都議定書(shū)中具體地講述了對(duì)以二氧化碳為主的溫室效應(yīng)氣體削減目標(biāo)的規(guī)定。

日本國(guó)內(nèi)的電力需求在工業(yè)領(lǐng)域要進(jìn)一步節(jié)能化，而在民生用的消費(fèi)用電又在增加，總體來(lái)看為增加趨勢(shì)，因此，為達(dá)到削減的目標(biāo)有必要采取徹底解決的辦法。另外，電力需求量均集中在白天，但總體來(lái)看電力需求為削減狀態(tài)，晝夜合二為一，電力需求差額不大。將夜間的剩余電力通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存，白天用電高峰時(shí)還可使用儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電能，這樣可減少白天的發(fā)電量，這一方法可有效地削減晝夜電負(fù)荷正常化和二氧化碳的排放量。消費(fèi)者可將低價(jià)的夜間電力有控制地使用于白天電力消耗的高峰時(shí)刻，這樣可降低電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

目前作為電池的電力儲(chǔ)備系統(tǒng)主要以鉛蓄電池為主，也有比如鈉硫電池、氧化還原電池、鋰離子電池等系統(tǒng)，但是對(duì)于壽命性能、成本、設(shè)置空間等均存在著有待于進(jìn)一步研發(fā)的各種課題。

閥控式鉛酸蓄電池有價(jià)格低、使用簡(jiǎn)單、可靠性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但作為實(shí)用化電力儲(chǔ)能用長(zhǎng)壽命的電池還有待再開(kāi)發(fā)。另外，近年來(lái)，太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等與蓄電池組合的使用項(xiàng)目倍受關(guān)注，因此說(shuō)，對(duì)長(zhǎng)循環(huán)壽命閥控式固定型鉛蓄電池的需求量將有所增長(zhǎng)。

公司現(xiàn)有循環(huán)壽命3000次的電池(LL系列)，這種電池有待于進(jìn)一步改良后作為儲(chǔ)能系統(tǒng)使用。電力儲(chǔ)備用閥控式鉛蓄電池長(zhǎng)壽命化的開(kāi)發(fā)已通過(guò)2001年～2003年度的獨(dú)立行政法人新能源、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)實(shí)用化開(kāi)發(fā)費(fèi)用贊助事業(yè)的批準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)研制循環(huán)壽命4500次的電池。以下報(bào)告為開(kāi)發(fā)的具體內(nèi)容。

2 開(kāi)發(fā)目標(biāo)

開(kāi)發(fā)目標(biāo)如下：

(1)2V/1000Ah，2V/1500 Ah的大容量單體電池;

(2)循環(huán)壽命4500次(25℃環(huán)境、70%放電量);

(3)電池充放電效率87%。

3 電池的長(zhǎng)壽命化

閥控式固定型鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)示于圖1。電池槽內(nèi)插有正極板、負(fù)極板、玻璃纖維限液式隔板構(gòu)成的極群、稀硫酸電解液及保持多孔體的活性物質(zhì)。

固定型鉛酸蓄電池的主要用途是應(yīng)急電源和UPS等備用電源，但與這一產(chǎn)品相比原有的LL型號(hào)電池(3000次循環(huán))，在正極活性物質(zhì)高密度化、負(fù)極添加劑方面有相應(yīng)的改良，采用了適用于臥式結(jié)構(gòu)和臥式使用的限液式隔板，使充電條件達(dá)到了最佳化等，提高了循環(huán)壽命性能。3000次循環(huán)壽命電池的壽命試驗(yàn)結(jié)果示于圖2。到達(dá)壽命終止電池的解剖研討結(jié)果列于表1。

循環(huán)壽命試驗(yàn)中達(dá)到3000次的電池解剖的結(jié)果顯示影響壽命的主要原因是正板柵腐蝕、變形、正極活性物質(zhì)成泥狀化、負(fù)極板的硫酸鹽化。為了提高循環(huán)壽命性能，以上述列出影響壽命性能的項(xiàng)目為重點(diǎn)進(jìn)行改良。