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化学电池的综合对比(二)

材料与工艺

1. 铅酸电池:铅酸电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜、安 全阀组成。外壳一般由 ABS,PP 材料注塑而成;正极由氧化铅 PbO2 组成;负极是金属铅Pb,端子为铜质;隔膜为 PP 或 PE 微孔膜;安 全阀一般为气体排出通道。

2. 铅炭电池:铅碳材料与工艺,即包括正极板、负极板、隔膜与电解液。正极为 PbO2 栅板,负极为 Pb 膏栅板电极,电解液为硫酸溶液,隔膜为PP 或 PE 微孔膜。经过各种焊接和密封工艺,蕞终组装成一个电池组。铅碳电池的改进是在负极铅膏内混入碳元素。

      3. 锂离子电池:按照内部材料的组成可分为:钴酸锂(锰酸锂,镍酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂)、石墨类负极(人造石墨、天然石墨、MCMB、改性天然石墨)、隔膜、电解液、导电剂等。但锂电池的隔膜同样采用微孔膜,而且可以通用,用料一样,加工工序一样,价格一样,唯 一不同的是厚度,手机电池可做到 40μm,储能锂电池 200μm 左右。电堆部分,锂电池叫 pack,是将数个单体串联组装而成,作为能量供应主体或者储能系统的一个单元。如 15 个单体串联,组成一个

48VPack。

    4. 钒电池:钒电池的结构,主要是塑料件构成,包括双极板,液流框等,在通过固定螺栓,以及终端板将组件固定及密封。钒电池的隔膜为离子膜,隔离 V2+、V3+与 V4+、V5+,防止非相邻价态的钒离子相遇,导致容量衰减。离子膜的价格较高,进口隔膜在 5000 元/平方。钒电池的工艺包括极板与液流框的焊接,隔膜与模框的焊接,极板之间的密封,电堆的

 

密封等。

5. 锌溴电池:同钒电池,锌溴电池的结构,主要也是由塑料件构成,包括双极板,液流框等,在通过固定螺栓,以及终端板将组件固定及密封。但锌溴的隔膜可与铅酸电池一样,基本可以通用。同样锌溴电池的工艺也是包括极板与液流框的焊接,隔膜与模框的焊接,极板之间的密封,电堆的密封等。

6. 钠硫电池:钠硫电池的材料中包含了多种无机材料,这些材料有电解质陶瓷隔膜、正负极之间的绝缘陶瓷、密封玻璃、金属焊料、导电碳、集流用金属电极及活性物质钠和硫等。钠硫电池性能的好坏在很大程度上由这些材料的特性所决定, 高性能的材料及部件是保证钠硫电池性能和可靠性的基础。Beta-氧化铝电解质陶瓷是其中的核心材料,它是具有钠离子导电性的铝酸钠,具有层状结构、组成复杂、液相烧结等特征。电池的绝缘材料主要用 a-氧化铝等绝缘陶瓷,它与电解质陶瓷之间主要采用玻璃材料进行封接;集流用金属电极主要采用不锈钢等高导电材料,与绝缘部材料采用低熔点金属进行封接。

    7. 氢燃料电池:氢燃料电池的基本结构和基本燃料电池的结构相同包括:电极、电解质隔膜与集电器等。电极是燃料氧化和还原的电化学反应发生的场所,可分成阴极与阳极两部分。电解质隔膜的功能是分隔氧化剂与还原剂并同时传导离子。目前燃料电池所采用的电解质隔膜可以分为两类,一类为以绝缘材料制作多孔隔膜,例如石棉膜、碳化硅膜和铝酸锂膜等, 再将电解液,例如氢氧化钾、磷酸和熔融碳酸盐等,浸入多孔隔膜:另一类电解质隔膜为固态离子交换膜,例如质子交换膜燃料电池中采用的全氟磺酸树脂膜。集电器也称做双极板,它只有收集电 流、疏导反应气体及分隔氧化剂与还原剂的作用;双极板的性能取决于材料特性、流场设计与加工技术。

8. 锌空气电池:锌空气电池是由金属锌、集流体、隔膜纸、气体扩散电极(碳电极)、塑料电池槽和电解液组成,气体扩散电极和金属锌分别构成电池的正极和负极。电池的封装方式:将碳电极与金属外框焊接,电流则是靠焊接点接触方式导出。