1、電池行業發展概況

電池制造業在我國既是傳統產業，又是新能源產業的重要組成部分，與新能源汽車、可再生能源、現代電子信息、新材料、裝備制造等多個戰略性新興產業關聯緊密，電池制造業也是我國國民經濟建設中最重要的基礎性產業，關系國計民生和建成小康社會的基礎;電池產品在適應我國新形勢下的國民經濟發展，保障特種戰略要，滿足大眾工作、生活消費多樣化需求等方面，具有廣泛的應用領域和十分重要的用途。電池包括物理電池和化學電池。物理電池是利用物理效應，將太陽能、熱能或核能直接轉換成直流電能的裝置，如太陽能電池、溫差發電器、核電池等;化學電池是一種將化學能直接轉變成直流電能的裝置，如鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鋅錳電池等。在電池中，化學電池是最重要的電池。化學電池按是否可以循環使用，分為一次電池和二次電池兩大類。其中，一次電池是活性物質僅能使用一次的電池，又稱原電池，如鋅錳電池，堿錳電池等;二次電池可充電、循環使用，又稱蓄電池。蓄電池利用電池內活性物質在放電狀態下發生化學反應輸出電流，在充電狀態下發生逆向化學反應儲存電能。

蓄電池按電極材料和工作原理的不同，重要分為鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等四大類。其中，鉛酸蓄電池具有性價比高、容量大、功率高、壽命長、安全可靠等優點，是目前世界上產量最大、用途最廣的一種電池;鋰離子電池憑借能量密度高的優勢也占據一定的市場份額。

2、鉛酸蓄電池概述

(1)鉛酸蓄電池的構成和工作原理

鉛酸蓄電池由正極板、負極板、隔板、電解液、塑料槽等組成。鉛酸蓄電池正極活性物質為二氧化鉛(PbO2)，負極活性物質是鉛(Pb)，電解液是稀硫酸，正負極之間由隔板隔開，電解液中的離子可以通過隔板中的微孔，電極上的電子不能通過隔板。鉛酸蓄電池放電后，正極板的活性物質二氧化鉛(PbO2)轉化成硫酸鉛(PbSO4)附著在正極板上，負極活性物質鉛(Pb)也轉化成硫酸鉛(PbSO4)附著在負極上，電解液中的硫酸擴散到極板中去，電解液的濃度降低。鉛酸蓄電池在充電時，發生相反的反應。通過充電、放電反應，鉛酸蓄電池可以反復使用，直到儲存的容量達不到電器的要求時，壽命終止。

鉛酸蓄電池單格電池(又稱單體電池)的標準電壓是2V。為滿足用電器高電壓的要，電池常通過串聯組合成6V、12V等電池組;為滿足用電器高容量要，常通過新增極板面積或將相同極板并聯焊成極群來實現。將完全處于充電狀態的電池，按一定放電條件，放電到所規定電壓時所釋放出的電量稱為電池的容量，單位一般用安培小時(簡稱安時，用Ah表示)。電池釋放電量的能力稱為能量，為電池的容量乘以平均放電電壓，通常用伏安時(VAh)或千伏安時(kVAh)表示。

(2)鉛酸蓄電池的發明

1799年伏打(AlessandroVolta)用鋅片與銅片夾以鹽水浸濕的紙片組裝成電堆;1836年，丹尼爾(JohnFredericDaniell)利用伏打電堆的工作原理制成了第一個實用電池，標志著化學電池進入生產和生活中，但銅鋅體系的電池用完后不能充電供重復使用，阻礙了其更廣泛地應用。1801年，戈特洛(NicolasGautherot)在實驗中用伏打電堆和兩根鉑絲電解鹽水出現氫氣和氧氣，在其撤走電源并將兩根鉑絲直接接觸時，出現了短時間的反向電流(當時也被稱為二次電流，今稱放電電流)，但電流維持的時間太短，沒有實用價值。1802年里特(JohannWilhelmRitter)用伏打電堆向一疊夾以鹽水浸濕紙片的銅片進行充電，在撤走電源后，其發現兩片銅片之間存在0.3V的電壓;之后再用金屬鉛、錫和銅替代銅片進行了實驗，均測到了不同的電壓值。1854年德國科學家辛斯特登(WilhelmJosephSinsteden)在使用多種電池進行研究時，認識到浸沒在硫酸中的鉛電極具有一定的儲能容量，即對電極充電之后可以向負載供電，并報道了其能量密度，但其未意識到這一發現的重要價值。1859年，普蘭特(RaymondGastonPlante)獨立于辛斯特登發現并報道了從浸在硫酸溶液中并充電的一對鉛板，在撤去充電電流并加上負載后可以得到有效的放電電流，這個體系的放電電流在諸多電極-電解液體系中可以維持最長的時間，并且電壓也最高。普蘭特根據這一原理設計了具有實用價值的蓄電池，并在1860年向法國科學院展示了這一可充電電池，這標志著第一個可以重復使用的電池問世。1870年，發電廠開始使用直流發電機，并引入鉛酸蓄電池進行負載調峰，即在晚上充電，白天供電。1879年愛迪生(ThomasEdison)發明了白熾燈，讓電力走進千家萬戶，同時激發了用戶在輸電線架設不到的地方使用電源的需求，這正是鉛酸蓄電池的應用場合。限于制造工藝，當時鉛酸蓄電池還無法大規模生產，但越來越多的研究者已開始參與鉛酸蓄電池的研究。從此，鉛酸蓄電池開始處于因市場需求而促進其研發的狀態，人們對它進行不斷地研究和改進，使其得到極大地發展。鉛酸蓄電池是迄今發展時間最長，技術最成熟的電池技術。