电动自行车得到了快速的发展，使人们出行更方便；电动自行车无尾气的排放，使大气更清洁，因此电动自行车是非常实用和环保的交通工具，深受人们的喜爱。

电动自行车关键的部件之一是蓄电池，蓄电池是电动自行车的动力源，使用的电力靠蓄电池储存。每次的储电量和使用的循环寿命成为蓄电池的关键性能。随着铅价的提高，铅酸蓄电池的价格增加很多。因此，电池更换的费用，成为电动自行车使用的主要的费用之一，也成为电动自行车的主要成本。

目前电动自行车用的铅酸蓄电池，主要有两种，一种是正板栅使用铅锑镉合金制成的铅酸蓄电池，称为有镉铅酸蓄电池，这种蓄电池因含有毒性很强的镉，在生产和回收处理过程中，对环保的影响较大。另一种是正板栅使用铅钙锡的无镉蓄电池，无镉蓄电池排除了镉的毒害和对环境的影响，因此又有人称为绿色电池。但无镉电池生产工艺需要更严格控制，需要有更高技术的支持，才能做好，才能接近有镉蓄电池的性能。因此，技术创新是无镉蓄电池生产的关键所在。

从2007年7月1日起，根据国标的要求，含镉铅酸蓄电池要在蓄电池的标识处标明含“镉”。含镉蓄电池基本在国内使用，很多国家不允许进口含镉的铅酸蓄电池，因此，含镉电池究竟能走多远，很难确定，但无疑，无镉蓄电池是发展方向。

1、电池的制造及工艺研究

1.1、板栅的合金成份及处理

电动自行车铅酸蓄电池的板栅合金，正板栅采用Pb—Ca—Sn 五元合金，负板栅采用Pb—Ca—Sn 四元合金。正板栅Sn含量达到1.5%以上，第五种元素主要是改善界面的物质结构的形成，充放电或存放过程中不易形成电阻较高的产物，降低界面的电阻。和元素Sn的共同作用使界面达到含镉板栅的效果。经过蓄电池试验电池没有出现无锑效应。

铅钙合金的耐腐蚀性较好，由于这种性能才能保证板栅的长寿命，它是保证板栅不被腐蚀掉的最有用的性能。但腐蚀性差导致板栅与活性物质的结合能力较差，界面的导电层的电阻容易形成，界面腐蚀的越均匀，越容易形成大的电阻层。因此必须采取措施提高活性物质与板栅的结合程度，和提高腐蚀的强度，我们采用了板栅加速氧化的方法，使板栅表面氧化，但值得注意的是，这种氧化只能在特定的条件形成，条件改变后可能达不到氧化的效果。

1.2、合膏涂板及固化

铅粉采用了低氧化度的铅粉，氧化度65—75%，铅粉的平均粒度为1μm（激光粒度仪测定），铅粉的制造方法采用岛津铅粉机制造，铅粉的储存在7天以上。

正极合膏中添加了导电添加剂，增强了活性物质的导电性能，同时改善化成过程的导电状态。添加导电剂量过多，易使正极活性物质的结构产生变化，减少蓄电池的寿命，因此要合理使用不能添加过量。

正极中还添加了容量提高材料，添加后容量提高1—3%，容量提高添加剂主要是添加量的控制，添加多虽能提高容量，可能影响其它性能，因此，控制添加量是关键点。正极中还添加了降低板栅与活性物质之间电阻的材料，使板栅与活性物质界面的电阻更低，不易形成阻挡层。正极中还添加了活性物质的黏合剂，使活性物质的内聚力增强。正极添加剂总量是铅粉量的0.5% 。

负极添加剂采用硫酸钡、复合有机添加剂、容量提高改善添加剂等，保证负极的活性物质保持当初原始的状态，即随着使用的进行，孔率不能减少，活性铅不能集聚，容量不能衰减。添加剂的添加总量为铅粉的2% 。

合膏采用优化工艺，合膏的时间和铅膏的温度控制要非常严格，保证每个铅膏的一致性。铅膏采用低酸量的工艺，正铅膏的视密度控制在4.3—4.5g/cm3，负铅膏的视密度控制在4.4—4.6g/cm3，涂板采用机械涂板，要求大板重量控制在10g以内的误差。小板的重量误差在2g以内。

极板固化采用多阶段高温固化[1]，提高极板中4BS含量，提高极板的结构强度。

1.3、极板的化成

采用熟极板装配电池工艺，极板化成采用多充多放的工艺，因为该极板涂板、固化采用了许多新工艺，固化采用的多阶段的高温固化，化成的难度大，采用普通的一充的工艺很难将极板充好，充电时电解液的密度要比正常的极板化成略高一些。

1.4、极板的化成后处理

正极板采用干燥室干燥，干燥前需要去酸处理，干燥室温度控制在80--100℃，干燥温度不能太高，以防正极板钝化，升温不能太快，以防产生裂纹等结构缺陷。负板采用链条干燥机干燥，干燥前要进行水洗和浸防氧化剂的工序，防氧化剂不能浸得过多，过多引进的有机杂质较多，对电池有一定的影响，较少起不到防氧化的效果。PbO要控制在一定的范围内，PbO含量的控制主要控制干燥机的温度和风速，达到合理的参数的配合，可产生较好的效果。

1.5、极板的参数和结构

用于电动自行车的极板大有逐步同化的趋势，这可能是技术越来越成熟的结果。用于6—DZM—10的蓄电池极板，正板重量为40g，负板重量为26g。极板高度为68mm，宽度为44mm，耳边距为10mm，耳宽为5mm，耳高10.5mm。正板厚度为2.7mm，负板厚度为1.7mm。这种结构正、负活性物质的比例配比合适，在电池中采用每单格正7负8的结构，隔板的酸量，装配压力合适，有合适的容量，能够保证电池的长寿命。

1.6、电池的装配

6—DZM—10 蓄电池结构采用了正7负8的结构，隔板采用1mm厚度隔板。汇流排和中间极柱、端极柱能够满足大电流放电的要求。生产中不能带入任何杂质，如铁锈等。封口剂要选用优良的材料，塑料槽要经过严格的检验，避免因采用材料不当造成电池的失效。电解液要采用分析纯硫酸，并添加适当的硫酸钠添加剂。灌酸方式采用过量灌酸，充电完成后再吸出多余的酸。充电方式，采用两充两放制度。安全阀要经过全部检验，开阀压力要大于25KPa，安全阀的一致性要好。

2、电池测试

2.1、容量测试

表1、3个批次的无镉蓄电池的前3次容量（5A放电，单位min）

  

2.2、70%DOD放电性能测试(图1)

2.3、100%DOD放电性能测试(图2)

2.4、实车试验

4只电池装入本公司购置的一台试验车上，目前试验11个月，仍保持刚装电池的试验里程40Km/次。送厂外的四组电池，目前均使用正常，试验仍在进行中。

3、结论

无镉电动自行车蓄电池预计实车使用1.5年以上，能够满足市场的需求，可替代有镉电动车蓄电池。

参考文献：

[1] 柴树松，铅酸蓄电池高温固化的试验研究. 第十届全国铅酸蓄电池学术会论文集，2007.5.