电池产品用途与分类
动力铅蓄电池即为代替内燃机为车辆提供动力的电动车用铅蓄电池。电动车辆用蓄电池广泛应用于电动汽车、电动游览车、电动堆高车、电动叉车、电动升降平台、牵引车,以及电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、四轮车等。结构分开口型、富液免维护型和阀控型密封铅蓄电池三种。
动力电池发展概况
动力铅蓄电池分为电动车辆用和电动助力车辆用两部分:
(1)电动车辆用铅蓄电池
早在1982年,保定风帆股份有限公司就已经着手进行电动车用蓄电池预研基础试验,项目初期重点是对板栅合金材料的耐腐蚀性能攻关,并初步进行了长寿命极板配方的模拟试验,进行台架对比性能测试,初步摸清了极板厚度、合金、装配方式对电池容量、寿命的影响。工厂于1984年左右先后为郑州职工大学(现为郑州电动车辆研究所)组装了36 Ah、120 Ah、180 Ah等容量规格的电动车用蓄电池,其中36 Ah用于电动三轮车残疾人在市郊往返拉货使用,电池往往放完电后才充电,在如此深放电情况下,电池的使用寿命达到一年半;120 Ah电池在电动车上运行了两年,行程超过二万公里;180 Ah电池用于电动牵引车,其电气性能良好。
1992年8月,保定风帆股份有限公司承担国家科委八五科技攻关计划“电动汽车铅蓄电池研究”专题,进行了6-DA-150铅蓄电池产品的开发研制。对涉及电动车用铅蓄电池的各项技术进行了攻关研究, 6-DA-150铅蓄电池达到如下性能指标:
重量比能量:38~41 Wh/kg (5hr)
循环寿命:400次
1倍率放电150A:40~44 min
300A放电:16.5~17.5 min
低温起动性能: -18 ℃ 300 A 60s电压:9.2~9.50 V
充电接受能力:30~40 A
水损耗:1.30 g/Ah
经台架性能试验:6-DA-150铅蓄电池各项性能指标均达到日本SBA8002《小型电动车用铅蓄电池》标准的要求,综合技术水平在国内处于领先水平,并于1996年4月顺利通过了“八五”计划专题验收。“八五”科技攻关计划完成以后,国家科委决定在“九五”计划期间继续电动汽车的研究,并采用在全国招标的形式确定蓄电池的研究厂家。保定风帆股份有限公司积极参与招标,并以独特的研究方案、良好的技术能力一举中标,继续承担国家科委“九五”科技攻关计划电动轿车6-DM-55蓄电池的研制开发。
在各种二次电源中,如:铅蓄电池、锂离子电池、金属氢化物镍电池(简称氢镍电池)、燃料电池等,铅蓄电池是成本最低、使用最安全、生产技术最成熟的一种电池,因此,铅蓄电池是最为现实的动力电源。分为免维护蓄电池和阀控密封式蓄电池两类,阀控铅蓄电池具有无流动电解液、使用安全、无需维护等特点。
(2)电动助力车辆用铅蓄电池
电动助力车辆普遍采用阀控密封铅蓄电池,具有特点:
◎ 容量大、比能量高:采用特殊工艺制作、其容量大于100%,比能量达36~40 Wh/kg;
◎ 自放电率低:采用新型铅合金,网状板栅结构、超纯电解液,自放电率小,失水极少;
◎ 循环寿命长:应用高性能配方,具有长寿命特点,25℃正常使用情况下可达360次以上。按规定维护使用,循环次数可达650次以上;
◎ 安全可靠:采用独特设计,流线型阀面的注液阀,使用时间耐久,安全性能优越;
◎ 全密封防泄漏结构:可使电池在任意方向使用(倒置除外)。既具有全密封阀控式的优点,一些产品又具有可维护的特点;
◎ 最优化的设计:采用粘接型、扣式型盖板,扣式型盖板使蓄电池维护更加方便,定期维护可延长使用寿命50%~100%或更长;
◎ 使用形式多样:该电池既可浮充,又可循环使用;推荐充电方式为三阶段充电。
电动助力车辆用铅蓄电池可分为电动自行车用和电动摩托车用电池两类,分别是:
电动自行车用:6-DZM—10(2hr)、6-DZM—12(5hr)等。
电动摩托车用:6-DZM—15(3hr)、6-DZM—14(2hr)、6-DZM—14(2hr)、6-DZM—17(5hr)、6-DZM—24(5hr)、6-DZM—24(5hr)、6-DZM—38(5hr)等。
5. 主要型号对照表
目前我国电动车用蓄电池按GB/T18332.1-2001标准开发,主要型号对照如下:
(1) 开口式动力型铅蓄电池
开口式动力型铅蓄电池规格
蓄电池 型号 |
额定电压(V) |
5h率容量(Ah) |
75A放电(min) |
最大外形尺寸 (mm) |
不带液质量(kg) |
||
长 |
宽 |
高 |
|||||
6-DA-150 |
12 |
150 |
- |
455 |
180.5 |
264 |
32.5 |
3-D-180a |
6 |
180 |
110 |
265 |
181 |
292 |
22.5 |
3-D-210 |
6 |
210 |
145 |
265 |
181 |
306 |
24.5 |
(2) 电动道路车辆用铅蓄电池
电动道路车辆用铅蓄电池规格
蓄电池型号 |
额定电压(V) |
额定容量(C3/Ah) |
外型尺寸(mm) |
带液质量 (kg) |
||
长 |
宽 |
总高 |
||||
6-DM-55 |
12 |
55 |
388 |
116 |
175 |
≤23 |
6-DW-120 |
12 |
120 |
453 |
180 |
265 |
≤50 |
6-DW-150 |
12 |
150 |
500 |
180 |
288 |
≤60 |
注:“M”代表阀控式,“W”代表免维护式。
(3) 电动助力车辆用铅蓄电池
电动助力车辆用铅蓄电池规格
型号 |
额定电压(V) |
额定容量(Ah) |
最大外形尺寸(mm) |
外壳材质 |
|||
长 |
宽 |
高 |
总高 |
||||
6-DZM—10(2hr) |
12 |
10 |
151 |
99 |
99 |
105 |
ABS |
6-DZM—12(5hr) |
12 |
12 |
151 |
99 |
94 |
98 |
ABS |
6-DZM—15(3hr) |
12 |
15 |
181 |
76 |
169 |
169 |
ABS |
6-DZM—14(2hr) |
12 |
14 |
181 |
76 |
169 |
169 |
ABS |
6-DZM—17(5hr) |
12 |
17 |
150 |
150 |
103 |
103 |
ABS |
6-DZM—24(5hr) |
12 |
24 |
165 |
174 |
128 |
128 |
ABS |
6-DZM—24(5hr) |
12 |
24 |
164 |
124 |
174 |
174 |
ABS |
6-DZM—38(5hr) |
12 |
38 |
197 |
165 |
174 |
174 |
ABS |
注:“M”代表阀控式
(4)国内标准和国外标准的主要技术性能对比
国家机械工业部标准与IEC国际标准对比
序号 |
我国标准 JB/T10262-2001 |
国际标准 IEC 61056-2002 |
备注 |
||||||
项 目 |
试验方法简述 |
单位 |
指标 |
项 目 |
试验方法简述 |
单位 |
指标 |
||
1 |
型号规格 |
12V10Ah—12V32Ah |
|
|
同左 |
同左 |
|
|
|
2 |
2h率容量 |
以I2A放电到1.60V止,计算放电容量。 |
Ah |
≥C2 |
同左 |
同左 |
Ah |
≥C20 |
|
3 |
-10℃低温容量 |
-10℃环境中放置10h,以I2A放电到1.60V止,记录放电时间。 |
Ah |
≥0.7 C2 |
无此项 |
|
|
|
|
4 |
大电流放电特性 |
以3I2A放电到1.40V止,记录放电时间。 |
min |
≥5 |
高倍率放电试验 |
同左 |
min |
≥20 |
|
5 |
过放电试验 |
以初期放电电流为0.2C2±10%A的定阻抗放电21d,以2.5V,且≤0.72I2A充电24h,测定容量。 |
Ah |
≥0.75C2 |
最大允许电流试验 |
以40I20A放电5min, 以200I20A放电5S。 以40I20A放电到1.34V止。 |
s |
端电压及外观正常
≥150 |
|
6 |
过充电试验 |
以0.24I2A连续充电48 h,测定容量。 |
% |
外观正常 ≥0.95C2 |
深放电后的充电接受能力 |
以初期放电电流为40I20±10%A的定阻抗放电360h,以2.35V,且(6-10)I20A充电48h,测定容量。 |
Ah |
≥0.75C20 |
|
7 |
密封反应效率试验 |
以0.2I2A充48 h,再以0.1I2A充电29 h,第25 h起收集气体5h,计算密封反应效率。 |
% |
≥95 |
无此项 |
|
|
|
|
8 |
安全性试验 |
以0.4I2A连续充电5 h,然后倒置48小时。 |
|
无漏液,外观正常 |
气体析出强度 |
同左 |
% |
≥90 |
|
9 |
振动试验 |
正立状态,频率:16.7Hz,振幅:2mm,垂直振动1h |
|
蓄电池外观正常 |
无此项 |
|
|
|
|
10 |
荷电保存性能试验 |
在(25±5)℃环境中静置28天,测定剩余容量。 |
% |
≥0.85C2 |
无此项 |
|
|
|
|
11 |
循环寿命试验 |
以1I2A放电1.4 h,再以恒压16.00V限流0.3I2A充电5.6 h,为一个充放循环,直到蓄电池放电电压连续三次小于1.60V止。 |
次 |
≥350 |
荷电保持能力 |
在23±3℃环境中静置120 d,测定容量放电时间。 |
h |
≥15 |
|
12 |
组合一致性 |
电池第100次、150次、200次放电分别记录放电1.40h的端电压。 |
V |
小于0.40V |
同左 |
以频率16.7Hz,振幅4mm垂直(或水平)振动1 h。 |
|
端电压及外观正常 |
|
13 |
安全阀动作 |
0.98-196.1kPa |
kPa |
符合要求 |
耐震动性能 |
从200mm高处,底朝下,自由落到10mm以上厚的木版上,跌落3次。 |
|
端电压及外观正常 |
|
14 |
无此项 |
- |
- |
- |
充放循环寿命试验 |
以3.4I20A放电3 h,在以UC或IC充电9 h,为一个充放循环,直到以3.4I20A放电少于3 h止。 |
次 |
≥200 |
|
15 |
无此项 |
- |
- |
- |
浮充使用耐久性 |
同左 |
|
无规定 |
|
16 |
无此项 |
|
|
|
40℃时的浮充使用耐久性 |
在40℃环境下作浮充使用耐久性 |
|
无规定 |
|
17 |
无此项 |
|
|
|
1h率容量 |
以I1A放电到1.60V止,计算放电容量。 |
Ah |
≥C1 |
|
国内产品与国外产品性能比较
(1)中国某公司开发的阀控电动车用蓄电池6-DM-55电池与日本GS公司开发的电动车用SER60和SEB65电池的对比
中国某公司开发的阀控电动车用蓄电池6-DM-55电池性能对比
电池型号 |
6-DM-55 |
SER60 |
SEB65 |
|
外型尺寸 (mm) |
长 |
388 |
388 |
306 |
宽 |
116 |
116 |
174 |
|
高 |
175 |
175 |
234.5 |
|
质量(kg) |
21.5 |
21.5 |
22.5 |
|
3小时率容量(Ah) |
55 |
60 |
58.5 |
|
重量比能量(Wh/kg) |
33.1 |
34 |
30 |
|
体积比能量(Wh/L) |
83.92 |
91 |
52.5 |
|
欧姆内阻(Ω) |
4.0 |
5.2 |
6.9 |
(2)中国某公司6-DM-55电动车用阀控铅蓄电池产品性能介绍
中国某公司产品阀控电动车用蓄电池6-DM-55性能
序号 |
检验项目 |
标准要求 |
计量单位 |
检 验 数 据 |
||||
1 |
3小时率容量 |
第一次容量≥46.75Ah |
Ah |
47.46 |
44.07 |
45.32 |
50.1 |
51.6 |
十次容量之前达到额定值 |
Ah |
57.8 |
55.22 |
59.78 |
57.45 |
56.89 |
||
2 |
大电流放电 |
55A放电至9.0V,≥30min 165A放电3min,电压≥8.4V |
min V |
43 9.2 |
/ |
/ |
/ |
/ |
3 |
低温放电 (-18℃) |
110A放电至8.4V,时间≥60s, 18.3A放电至8.4V, ≥1.5h |
s h |
200 2.83 |
/ |
/ |
/ |
/ |
4 |
过放电性能 |
≥额定容量75% |
% |
/ |
82 |
/ |
/ |
/ |
5 |
安全性 |
无异常 |
|
符合 |
/ |
/ |
/ |
/ |
6 |
密封反应效率 |
90% |
% |
99 |
/ |
/ |
/ |
/ |
7 |
荷电保持能力 |
≥贮存前容量的85% |
% |
/ |
/ |
96.7% |
/ |
/ |
8 |
循环耐久能力 |
≥400 |
次 |
/ |
/ |
/ |
628 |
/ |
9 |
耐振动性能 |
无异常 |
|
/ |
/ |
/ |
/ |
符合 |
10 |
限压阀 |
100~1 |
kPa |
/ |
/ |
25~6 |
/ |
/ |