儲能用長壽命LL-S閥控式鉛酸蓄電池的開發(fā)

摘要：新開發(fā)的產(chǎn)品適合于有效利用自然能源和夜間電力的長壽命電力儲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;新開發(fā)的電池組在使用時可通過金屬柜結(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)的電力儲備系統(tǒng)經(jīng)過2年零6個月的實車運(yùn)行試驗被確認(rèn)為運(yùn)行良好，實用毫無問題。

1 前言

近年來，人們越來越重視地球變暖等問題，在氣候變化框架條約第3次締約國會議上通過的京都議定書中具體地講述了對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，總體來看為增加趨勢，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蓄電池儲存，白天用電高峰時還可使用儲能系統(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?；投趸嫉呐欧帕?。消費(fèi)者可將低價的夜間電力有控制地使用于白天電力消耗的高峰時刻，這樣可降低電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

目前作為電池的電力儲備系統(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格低、使用簡單、可靠性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但作為實用化電力儲能用長壽命的電池還有待再開發(fā)。另外，近年來，太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等與蓄電池組合的使用項目倍受關(guān)注，因此說，對長循環(huán)壽命閥控式固定型鉛蓄電池的需求量將有所增長。

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)一步改良后作為儲能系統(tǒng)使用。電力儲備用閥控式鉛蓄電池長壽命化的開發(fā)已通過2001年～2003年度的獨(dú)立行政法人新能源、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)實用化開發(fā)費(fèi)用贊助事業(yè)的批準(zhǔn)，開發(fā)研制循環(huán)壽命4500次的電池。以下報告為開發(fā)的具體內(nèi)容。

2 開發(fā)目標(biāo)

開發(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目為重點(diǎn)進(jìn)行改良。