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循环性能对德国阳光蓄电池的重要程度*多言,就宏观来讲,更长的循环寿命意味着更少的资源消耗,因而,影响阳光蓄电池循环性能的因素,是每一个与蓄电行业相关的人员都不得不考虑的问题。
1、水分
过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环,同时水分过多也不利于SEI膜的形成,但在痕量的水分难以除去的同时,痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
2、正负极压实
正负极压实过高,虽然可以提高电芯的能量密度,但是也会一定程度上降低材料的循环性能,从理论来分析,压实越大,相当于对材料的结构破坏越大,而材料的结构是保证德国阳光蓄电池可以循环使用的基础;此外,正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量,而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
3、测试的客观条件
测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素,都会或多或少影响循环性能测试结果,另外,不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同,统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。
4、负极过量
负极过量的原因除了需要考虑**不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外,对循环性能的影响也是一个考量。
5、涂布膜密度
单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务,膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异,对同型号同容量同材料的电芯而言,降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数,对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环,考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、较片及裸电芯的烘烤除水也会容易些,当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制,活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响,更多的层数意味着更多的箔材和隔膜,进而意味着更高的成本和更低的能量密度,所以,评估时也需要均衡考量。
6、材料种类
材料的选择是影响阳光蓄电池性能的**要素,选择了循环性能较差的材料,工艺再合理、制成再完善,电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料,即使后续制成有些许问题,循环性能也可能不会差的过于离谱,从材料角度来看,一个全电池的循环性能,是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中,较差的一者来决定的,材料的循环性能较差,一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂,一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时,若一较确认选用循环性能较差的材料,则另一较*选择循环性能较好的材料,浪费。
7、电解液量
电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因,一是注液量不足,二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分,三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。*三点,正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成,而右眼可见的表现,既为循环过程中电解液的消耗速度,不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯,若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕,则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
铅酸蓄电池是指电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。广泛应用于汽车、摩托车、通信、新能源、交通、电力等众多领域。
**铅酸蓄电池市场竞争现状
从**铅酸蓄电池产能规模来看,中国是生产大国,产量占**的比重达到45%左右,其次是美国,产量占比约为32%,日本***三,占比接近13%,此外还有德国等。全世界铅酸蓄电池销售额****的生产企业主要有美国瑞奥特集团、EXIDE集团(含德国阳光公司)、日本汤浅公司、西恩迪公司和日本松下公司等。
铅酸蓄电池为世界上产量较大的电池产品,生产量占全部电池总量的50%,占充电电池的70%,即便是欧美日等世界上较发达的国家和地区,至今也仍大量生产和使用铅酸蓄电池。在铅酸蓄电池产品结构中,启动型铅酸蓄电池占比较大,达到48%,其次是动力型铅酸蓄电池,占比为28%,备用与储能型铅酸蓄电池占比为15%。
国内铅酸蓄电池市场竞争现状
从竞争数量、行业增长率、退出壁垒、同质化程度,以及竞争层次来看,行业处于成熟阶段,行业整体素质参差不齐,多数企业集中于低端产品,打价格战,现有企业竞争激烈。
跨国公司加速布局中国市场
中国巨大的市场潜力与廉价资源一直是跨国公司直接投资的一个重要诱因,近几年市场竞争加剧,原材料价格上升,跨国公司面临着更为激烈的市场竞争,并且伴随着中国对外开放度的提升,跨国公司进入中国的价值环节逐渐增加。
在已进**国市场的跨国公司中90%打算追加投资,其投资领域从原来的制造业向研发、服务、销售等上下游各个行业延伸。逐渐进入的价值环节彼此之间缺乏有效的整合,协同效应不能得到充分发挥。以上这些原因要求跨国公司必须对中国区的资源与能力进行重新整合,才能发挥协同效应,获取较大的经济效益。
(1)兼并重组扩大业务范围
外资通过合资、并购国内企业进而进入中国铅酸蓄电池行业,例如松下电器产业株式会社和沈阳东北蓄电池股份有限公司共同成立松下蓄电池(沈阳)有限公司。当然,中国加入世贸组织之后,外资进入中国资本市场及对中国企业进行合资、并购是必然的。对于既有资金又有**和先进管理经验的外商应当欢迎。外商的资本、技术和管理进入中国市场的同时,也促进了中国产业技术水平和竞争力的提高。
(2)加大技术研发力度
跨国公司在中国的投资多注重技术研发,在中国的研发投入越来越大。铅酸蓄电池行业跨国公司进入中国多与中国本土发展较好的、有较长历史的或者比较先进的企业进行强强联合战略,以此逐渐壮大发展、**中国国内市场。
(3)推行本土化管理
跨国公司实施**化战略的同时,积极地推行本土化策略,无论是员工还是运作模式,甚至是供应商,近乎**的本土化管理。这样一方面可以降低生产成本,靠近用户,就地供应产品和提供服务,在当地形成一条产业供应链;另一方面,通过利用先进的管理理念对管理模式进行优化,可以提高企业的经营效率,使企业更好地进入中国市场。
(4)控制核心技术
市场竞争实质上是现代科技的较量,是技术创新的竞争。跨国公司通过在产业链分工转移中牢牢控制产品标准、核心技术等较关键的要素,占据主导地位。并通过不断加大对研究开发的投入,增强自身的技术创新能力,采用新材料、新工艺开发研制新型环保产品,**技术制高点,提高对关键核心技术的垄断程度,以获取高额利润。
德国阳光蓄电池A600系列阀控式密封技术引进于德国先进的胶体电池生产技术、采用欧洲进口的关键原材料,使用欧洲进口关键**生产设备生产。富液式设计、厚较板技术和*特的胶体电解质配制灌加工艺保证了电池的使用寿命;具有**长的服务寿命和很高的可靠性,可以应用于苛刻的高低温环境、恶劣的电力条件。
该产品广泛应用于通信、电力、储能、UPS/EPS等领域。
A400系列产品特征
容量范围(C10):5.5Ah—200Ah
电压等级:12V;
设计浮充寿命:在25℃±5℃环境下,12V系列为15年;
循环寿命:在标准使用条件下,A400-12V系列25%DOD循环2950次;
自放电率≤2%/月;
充电接受能力高,节时节能;
工作温度范围宽:-20℃~55℃
抗深放电性能好: **放电后仍可继续接在负载上,四周后再充电可恢复原容量。
结构特点
电解质:呈凝胶状态,电解液无分层、电池循环性能好;电解液密度低、减缓对板栅腐蚀,电池浮充寿命长;
气相二氧化硅:采用德国进口,分散性能好,性能稳定;
较板:放射状筋条设计、涂膏式活物质,大电流放电性能好;
隔板:欧洲Amersil生产PVC-SiO2胶体电池**隔板,内阻小,孔率高,使用寿命长;
过量电解液设计:电解质载液量高,充满较板、隔板和壳体型腔,电池散热好,不易发生热失控现象;
胶体紧包覆较群:防止活性物质脱落;
**胶体蓄电池安全阀,灵敏度高,使用安全可靠;
电池壳体:槽、盖加厚设计,采用抗冲击、耐震动的ABS材料,运输、使用中无漏液、鼓壳等危险,安全可靠;
德国阳光蓄电池考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素,一般选择铅酸电池免维护电池。UPS电源标准机机内电池均为松下铅酸免维护电池,长效型外置电池也推荐使用松下铅酸免维护电池或其他品牌优质免维护电池。用户千万不要因贪图便宜而选用劣质电池,因为这样会影响整个系统的可靠性,并可能因此造成更大的损失。
随着我国通讯、电力、UPS等行业的迅猛发展,德国阳光蓄电池的用量也在快速增加。就目前我们的蓄电池使用条件,经常会发生一些意想不到的状况发生,比如看似正常的蓄电池放电时却放不出电来。这种状况的发生主要原因在于蓄电池的运行状态没有得到有效的监测,从而导致蓄电池组中某一块或多块蓄电池发生故障而没有及时的分拣出来,进而导致整个蓄电池组不能正常放电。
蓄电池作为安全不中断供电的最后一道**措施,同时也是不中断供电系统里面较不安全的因素。从系统理论我们知道,系统的安全程度取决于系统中较不安全的因素,也就是我们经常引用的“木桶理论”。
针对阳光蓄电池的运行机理和失效模式,国内已经有相关的标准出台,在直流供电的场合安装对蓄电池监测的必要装置,比如电压巡检仪等。但是根据后备蓄电池的工作条件,有可能长期不放电,在两次定期核对性放电测试期间,同样有可能失效,而阳光电池的端电压是完全正常的。
要使德国阳光蓄电池系统具有较高的可靠性,首先要正确地选择蓄电池,UPS 与通讯用蓄电池在设计上就存在不同:有些蓄电池具有较好的循环特性;有些蓄电池适宜启动;有些蓄电池适宜低温环境;有些蓄电池适宜小电流放电等等。在挑选蓄电池时,了解各种蓄电池在工艺间上和使用上的差异是非常必要的,充分了解蓄电池的电性能和用户本身对产品性能的需求。
用户对产品的需求。例如后备电源系统容量需求、使用的频率、使用的环境、主要用途、使用寿命、可靠性要求、瞬间放电率、整流器的规格和其他蓄电池相关性能的要求。
胶体蓄电池的失效是很多因素综合的结果,既决定于较板的内在因素,诸如活性物质的组成。晶型、孔隙率、较板尺寸、板栅材料和结构等,也取决于一系列外在因素,如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。这里先容主要的外部因素。
1、放电深度
放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100%深度指放出全部容量。德国阳光蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时,则铅酸蓄电池会很快失效。
由于正极活性物质二氧化铅本身的互相结合不牢,放电时天生硫酸铅,充电时又恢复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大,则放电时活性物质体积膨胀。若一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅,体积增加95%。这样反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛,易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有20%放电,则收缩、膨胀的程度就大大降低,结协力破坏变缓慢,因此,放电深度越深,其循环寿命越短。
2、过充电程度
过充电时有大量气体析出,这时正极板活性物质遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落;此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀,所以电池过充电时会使应用期限缩短。
3、温度的影响
阳光蓄电池寿命随温度升高而延长。在10℃~35℃间,每升高1℃,大约增加5~6个循环,在35℃~45℃之间,每升高1℃可延**命25个循环以上;**50℃则因负极硫化容量损失而降低了寿命。
电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加,是由于容量随温度升高而增加。假如放电容量不变,则在温度升高时其放电深度降低,固寿命延长。
4、硫酸浓度的影响
酸密度的增加,虽对正极板容量有利,但电池的自放电增加,板栅的腐蚀也加速,也促使二氧化铅的疏松脱落,随着蓄电池中使用酸密度的增加,循环寿命下降。
5、放电电流密度的影响
随着放电电流密度增加,电池的寿命降低,由于在大电流密度和高酸浓度条件下,促使正极二氧化铅疏松脱落。
失效模式还有一种就是失水。对于开口电池来说,失水属于正常维修,对于密封阳光电池来说,在严格的控制之下不应该出现。所以,没有把失水列进失效模式。 密封电池失水的题目,集中在电动自行车方面。是由于充电的恒压值过高。
用户必须按照正确的程序验收和储存德国阳光蓄电池,以确保安装和使用时的质量。以下是三个较重要的步骤:
(1)损坏检查:在蓄电池交货后,要立即进行检查,以便用户能迅速掌握损坏或部件缺失的情况。因为如果反映问题的时间太迟,不仅会加重损失,而且向厂商或供货公司索赔也会很困难。
(2)在完成上述检查以后,才可进行安装。完成安装后,进行充电,充满电后再浮充72个小时,然后作完整容量测试。如果通过容量测试,蓄电池验收才算完毕。
(3)验收完毕后,德国阳光电池必须再充满电,浮充72个小时后,测其内阻作为以后判别其性能的基值。如果内阻值都在平均值的±5%,则视为阻值匹配,**过平均值5%的蓄电池较好要求供应商更换,因为内阻值相差太多的蓄电池组寿命会受到影响。
储存处应凉爽干燥,高温和较快的自放电率会使蓄电池的内耗增加。
如果必须充电,如果阳光电池的储存时间已**过六个月,用户还不对它们进行升压充电,那么多数的生产商所做的保证都将无法实现。如果阳光蓄电池的储存在高温92F°环境中,这个时间将变为三个月。要使德国阳光蓄电池系统具有较高的可靠性,首先要正确地选择蓄电池,UPS 与通讯用蓄电池在设计上就存在不同:有些蓄电池具有较好的循环特性;有些蓄电池适宜启动;有些蓄电池适宜低温环境;有些蓄电池适宜小电流放电等等。在挑选蓄电池时,了解各种蓄电池在工艺间上和使用上的差异是非常必要的,充分了解蓄电池的电性能和用户本身对产品性能的需求。
用户对产品的需求。例如后备电源系统容量需求、使用的频率、使用的环境、主要用途、使用寿命、可靠性要求、瞬间放电率、整流器的规格和其他蓄电池相关性能的要求。
供应商的产品承诺。产品设计参数
(蓄电池的型号、外观尺寸、额定容量、额定电压、重量、重量比能量、体积比能量、设计寿命、正负极板片数、正负极板厚度比、电解液密度、较板的类型、板栅的材料等)、产品电性能参数、产品的实际使用寿命、安装使用环境、不同型号的性能和价格、不同种类的产品保修期等。
以全停电状态时的放电容量计算,选择合适的电池型号:
Cc= Kk·Cs /Kc
Kk——容量储备系数,取1.25。
Kc——容量换算系数,对应于放电终止电压为1.8V,查设计手册蓄电池放电容量与放电时间的关系曲线。
Cc——事故全停状态下,长时间放电容量。
蓄电池规格在IEEE Std.485 中有相应的说明,用户在确定了系统的循环寿命后,便可以比较容易地选定蓄电池的规格。在选择适合使用的蓄电池的过程中,还要考虑下面的几个因素:
Kt——温度修正因素,使德国阳光蓄电池能在预期的较低温度环境中正常工作。
Kd——设计余量因素,使阳光电池可以对额外增加的负载进行补偿。
Ka——老化因素,使德国阳光电池能够满足它的使用寿命。
供应商的产品承诺。产品设计参数
(蓄电池的型号、外观尺寸、额定容量、额定电压、重量、重量比能量、体积比能量、设计寿命、正负极板片数、正负极板厚度比、电解液密度、较板的类型、板栅的材料等)、产品电性能参数、产品的实际使用寿命、安装使用环境、不同型号的性能和价格、不同种类的产品保修期等。
以全停电状态时的放电容量计算,选择合适的电池型号:
Cc= Kk·Cs /Kc
Kk——容量储备系数,取1.25。
Kc——容量换算系数,对应于放电终止电压为1.8V,查设计手册蓄电池放电容量与放电时间的关系曲线。
Cc——事故全停状态下,长时间放电容量。
蓄电池规格在IEEE Std.485 中有相应的说明,用户在确定了系统的循环寿命后,便可以比较容易地选定蓄电池的规格。在选择适合使用的蓄电池的过程中,还要考虑下面的几个因素:
Kt——温度修正因素,使德国阳光蓄电池能在预期的较低温度环境中正常工作。
Kd——设计余量因素,使阳光电池可以对额外增加的负载进行补偿。
Ka——老化因素,使德国阳光电池能够满足它的使用寿命。
在**有5家大型的铅熔炼厂,3个二级熔炼厂。由于回收再利用废旧阳光电池的技术很复杂,市**自己回收电池。在初始阶段,废旧德国阳光蓄电池的回收和再利用同时进行,并且与原生铅矿石国际市场同步。然而,废旧电池的回收工作一度停滞,引起了人们对非法处理的忧虑,导致1994年回收率下跌到63%。
为了提高回收率,从1994年10月起,国内电池生产厂商采用了电池收回计划。这种回收再利用系统是建立在每一位股东自愿努力的基础上。零售商家,汽车销售商和加油站免费从消费者那里回收废旧电池。电池遵循与其分布路线相反的方向,并且由回收公司分解。像经过拆卸蓄电池获得的电极板这样的生铅,可以卖给熔炼厂。经过熔炼,国内电池生产厂商可以根据生产规模从冶炼厂那里购买再生铅。而电池的塑料包装可以卖掉或者作为废料处理掉。废酸可以被中和或者作放电处理。
注:铅残渣废料是未加工的铅,如通过分解电池所得的电极板。
当前系统机制存的几个问题
然而,进口德国阳光电池的数量增加使得当前的系统难以维继。进口电池的销售比率从1994年的百分之八点三,增长到2003年的百分之十三点二。所以,在回收再利用过程中越来越多的电池不安全。
德国阳光蓄电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一定时间储存后,允许电池的容量及内阻有一定程度的变化。经过了一段时间的储存,可以让内部各成分的电化学性能稳定下来,可以了解该电池的自放电性能的大小,以便保证阳光电池的品质。