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21世紀初(2009年)美國進行了“下一代電池與電動車”項目的研發(fā)，投入巨資用于電池及其材料的開發(fā)與生產(chǎn)，特別關(guān)注新型鉛酸電池的研發(fā)。將其中具有“鉛炭”電極(Lead-Carbon Electrode)的圣陽蓄電池酸電池以及超級電池(UltraBattery)擺在顯著位置。
炭”電極是指鉛負極摻(鍍)人高表面積炭材料(比如有活性炭、活性類纖維、納米碳管等)，這樣就可以提高鉛負極活物質(zhì)的利用率，還能抑制硫酸鉛晶粒在負極上的蓄積(或長大)，可以緩解電池因硫酸鹽化而失效。此外，由于含有高比表面積的炭材料，使其具有高導(dǎo)電性和對鉛基活物質(zhì)的分散性，因而提高了電池的輸出功率。鉛負極含有大量高表面積炭材料，能和電池中的正極(PbOz)構(gòu)成一個非對稱性電容器，在高功率充／放電或脈沖放電時，提供雙電層電容，從而減輕大電流充／放電對負極的沖擊(或損害)。鉛炭電極內(nèi)部具有很豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，有益于電液離子的快速遷移，對高功率充／放電極為有利。具有鉛炭電極的鉛酸電池一般稱為鉛炭電池。
超級圣陽蓄電池可以看作是超級電容器與鉛酸電池并聯(lián)使用。并聯(lián)有外部并聯(lián)(外并)，是指依靠外電路(帶有控制線路)實現(xiàn)兩者并聯(lián)。隨后又進化至內(nèi)部并聯(lián)(內(nèi)并)(1ead-acidbatterywithacarbonSupercapacitorCombi—nation)?！皟?nèi)并”是將雙電層電容器并聯(lián)在鉛酸電池槽內(nèi)部，從而優(yōu)化了外部電路的復(fù)雜控制線路，大大簡化了裝置。降低了總成本，更主要的是高比功、長壽命的雙電層電容器融合在高比能的鉛酸電池內(nèi)，還保持“外并”的優(yōu)點，構(gòu)成一個整體的混合儲能裝置系統(tǒng)(hybrid energy storagesystem，HESS)，這要比通常的鉛酸電池有高得多的綜合性能，可以說這一技術(shù)是逼近鉛酸電池性能終極的一次重大技術(shù)突破。不難看出，鉛炭電池與超級電池將在下一代電動汽車上得到應(yīng)用。
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以HRPSoC工況下進行循環(huán)試驗，圣陽蓄電池三個循環(huán)組后的含炭黑AC3的負極活物質(zhì)的相組成。
通過XRD分析，對含0．5％(質(zhì)量分數(shù))ACs的負極活物質(zhì)在經(jīng)過不同放電深度0．5％、3．0％及5．0％DOD循環(huán)后，PbSOd相中存在大量a-PbO(tet—PbO)，。—PbO相由非常小的晶體粒子組成。在5．0％DOD循環(huán)時，相比3．0％及0．5％DOD循環(huán)，其負極活物質(zhì)中的a-PbO要更多。實際上。—PbO含量與PbSO，含量是成比例的，它表示Pb在HzSO+溶液中的電化學(xué)氧化，不僅包括PbSO+形成的化學(xué)反應(yīng)過程，同樣也包含a-PbO的形成過程。
—PbO相只能在堿性介質(zhì)中形成，在負極活物質(zhì)孔隙中溶液是堿性的。在負極活物質(zhì)中?！狿bO的量很高，而且是在0．5％DOD循環(huán)時形成的。充電后PbSO+量較低，隨著放電深度DOD增加至3．0％，?！狿bO量會明顯減少，而且PbSO+含量仍然比較低。究其原因，在經(jīng)過三個循環(huán)組后的補充電(再充電)時，。—PbO及PbSO‘兩相都有不同程度的減少。在5．0％DOD循環(huán)后又對電池進行補充電(再充電)時，在負極活物質(zhì)中的主要晶體相仍然存在PbSO+，在X衍射圖譜中，沒有觀察到?！狿bO有衍射峰，圣陽蓄電池PbS04衍射峰比金屬鉛要高，這表示有薄薄的PbS04層已經(jīng)形成。
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炭黑的性質(zhì)
炭黑重要的物理、化學(xué)性質(zhì)就是分散性、鍵狀結(jié)構(gòu)與粒子表面特征。
炭黑的分散性通常以炭黑粒子直徑的平均值來表征，且比表面積直接與粒子大小有關(guān)，即與分散性程度有關(guān)，粒子越細，比表面積越大；它與黏合劑黏結(jié)的吸附力也越大。因生產(chǎn)方式不同，生產(chǎn)的炭黑
可具有支鍵結(jié)構(gòu)的鍵或五分支結(jié)構(gòu)的鍵，這種由炭黑粒子結(jié)成的鍵，其強度很大，應(yīng)用這種炭黑在混合時，不易破壞。其中混氣槽黑、噴霧炭黑，其支鍵結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，燈煙炭黑與瓦斯槽黑次之，熱解
炭黑則沒有支鍵結(jié)構(gòu)，只是少量粒子間的成對聯(lián)結(jié)。支鍵結(jié)構(gòu)愈發(fā)達，累積重量就愈小，吸油量則愈高。
因生產(chǎn)方法不同，生產(chǎn)的炭黑粒子表面狀態(tài)(特征)不同：瓦斯爐法、燈煙法、噴霧法所生產(chǎn)的炭黑表面平滑；瓦斯槽法、混氣槽法等生產(chǎn)的炭黑其表面具有粗糙的孔隙，粒徑越小則表明越粗糙。炭黑表
面的化學(xué)性質(zhì)是根據(jù)炭黑和水的混合物的氫離子濃度(pH值)來表征的。通常瓦斯槽法與混氣槽法生產(chǎn)的炭黑其表面含有2．5％～4．5％(質(zhì)量分數(shù))的氧，估計是生成了絡(luò)合物巳O，，因而它們的表面呈酸
性，pH值小，炭黑的吸水性越強，其水分或水分揮發(fā)分也就越大。其他方法生產(chǎn)的炭黑一般呈堿性，pH值較大，或許說明了其表面沒有化合態(tài)的氧，可能還吸附了某些堿性的磺化物質(zhì)。
炭黑粒子通過X射線衍射分析，屬于亂層結(jié)構(gòu)：它的表層(3—5層)由平行的碳原子六角網(wǎng)格堆積，卻不像石墨規(guī)整排列，越深入到內(nèi)層排列就越無序，發(fā)現(xiàn)有許多微孑L，故其真實密度為1．7—1．9g／cm
賽特
蓄電池車輛必須符合ISO 26262標準規(guī)定的安全性能要求。不能用普通的傳統(tǒng)汽車起動電池作新能源汽車電池使用。未來車輛會用電驅(qū)動、起?；褂肁GM電池和啟用第二能源體系。48V柴油引擎和鉛酸電池混合使用，是非?，F(xiàn)實的。48V市場的機緣，配合48V柴油引擎和鉛酸電池混合能源正在興起，有助于起電裝置技術(shù)的發(fā)展。其中，起停系統(tǒng)已經(jīng)確定了成本—效能評估的結(jié)論：即節(jié)省燃油，改善了燃料經(jīng)濟性能，柴油引擎的排放也減少了。車輛上的電源能需系統(tǒng)有許多，如原生發(fā)電、補償發(fā)電等都要靠靈巧精確的管理系統(tǒng)來支撐?？梢灶A(yù)計，“微混”車將在2020年覆蓋全球15％左右的電動汽車市場。在歐洲的OEM生產(chǎn)的是48V系統(tǒng)，在整個歐洲市場以“微混”車為主，98％使用的都是48V系統(tǒng)。為何采用48V系統(tǒng)?首先，48V系統(tǒng)減少了COz排放量，滿足法定排放的要求；其次，使車內(nèi)舒適感提高以及新增了許多其他功能；另外，48V系統(tǒng)比高伏系統(tǒng)的電池安全性高、成本低、重量輕，減小了集成化的程度。因此，推薦48V系統(tǒng)，由于其功能性高、成本低，從而可作為常用的車輛使用系統(tǒng)。48V系統(tǒng)很可能有填補現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的12V起停電池與高伏混合能源車之間的空白的趨勢。目前東賓(East penn)生產(chǎn)的48V鉛炭電池組系統(tǒng)，總組件重27．5kg，總組件體積10．3L。
(1)表現(xiàn)出能的情況
①1小時率：665W·h；體積比能：64W．h／L；重量比能：24W．h／kg。②10小時率：840W·h；體積比能：81W．h／山重量比能：31W．h／kg。
(2)表現(xiàn)出功的情況10％放電深度(DOD)：120．95kW／L；10％DOD：31W．h／kg。
帶起—停裝置的》弓形車輛，以12V為準，通過引擎優(yōu)化，可使T／M延長15％。再生功回用與用BSG轉(zhuǎn)矩加速或持續(xù)起停操作，則會將C02排放量減少10％。鉛炭電池供起停使用的明顯的優(yōu)勢表現(xiàn)為：在廣泛溫度范圍內(nèi)，無論在引擎關(guān)閉或充電機啟用時都有高峰放電能力，圣陽蓄電池另外，再生功回用時有極高的充電接受。帶有起停系統(tǒng)的“微混”車是近年暢銷的車輛，因帶有起停系統(tǒng)和制動(剎車)功回收功能，可節(jié)省燃料，減少COz排放
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