1铅酸蓄电池的发展动态
    铅酸蓄电池自1859年发明以来，其使用和发展已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。电动汽车用铅酸蓄电池要用于给电动汽车提供动力，它的主要发展方向是提高比能量，增大循环使用寿命。作为电动汽车动力电源的铅酸蓄电池在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面不能很好满足电动汽车的要求，为了解决电动汽车用铅酸蓄电池的这三大技术难题，国际铅锌组织（ILZO ）于1992年联合62家世界著名铅酸蓄电池厂家成立了先进铅酸蓄电池研制联盟(ALABC )，共同研制电动汽车用铅酸蓄电池。ALABC开发的铅酸蓄电池各项性能均取得了明显的提高。

    日本GS公司生产的SER60电池比能量为34 Wh/kg，能量密度为91 Wh/L，比功率为300 W/kg (50%DOD )；日本松下公司生产的动力型铅酸蓄电池循环寿命已突破1 000次(80%DOD)；汤浅公司的动力型密封铅酸蓄电池比能量已超过 40 Wh/ kg。

    美国BPC公司和Trojon公司开发的双极性密封铅蓄电池，正负极位于同一片导体的两侧面，用吸液式纤维隔板贮存电解液组成密封电池，其额定电压为180 V，容量为60 Ah，比能量≥50 Wh/kg，峰值比功率＞700 W/kg，循环寿命≥1 000次，预计使用寿命10年。

    国内开发的电动汽车甫水平极板铅酸蓄电池已经达到了以下性能指标：3h比能量45 Wh/kg,10 min持续比功率80 W/kg，快速充电性能4h-5h可100％充电，15 min～20 min可70％充电，80%DOD寿命600次。

    铅酸蓄电池作为纯电动汽车动力电源在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面均比镍氢电池、锉离子电池差，不适合于电动轿车。但由于其价格低廉，国内外将它的应用定位在速度不高、路线固定、充电站设立容易规划的车辆。

2铅酸蓄电池的分类与结构
2.1铅酸蓄电池的分类
    铅酸蓄电池分为免维护铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池。
    (1)免维护铅酸蓄电池。免维护铅酸蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它具有耐振、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通铅酸蓄电池的2倍。市场上的免维护铅酸蓄电池也有两种：在购买时一次性加电解液以后使用中不需要添加补充液；电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。

    (2)阀控密封式铅酸蓄电池（Valve Regulated Lead AcidBattery----VRLAB）。阀控密封式铅酸蓄电池在使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有溢气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值，即当电池内部气压升高到一定值时，溢气阀自动打开，排出气体，然后自动关闭，防止空气进入电池内部。阀控密封式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶体）电池两种：AGM采用吸附式玻璃纤维棉（Absorbed GlassMat）作隔膜，电解液吸附在极板和隔膜中，电池内无流动的电解液，电池可以立放工作，也可以卧放工作；GEL胶体）用SiO2作凝固剂，电解液吸附在极板和胶体内，一般立放工作。无特殊说明，皆指AGM电池。电动汽车使用的动力电池一般是阀控密封式铅酸蓄电池。

2.2铅酸蓄电池的结构
    如图1所示，铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成。极板是铅酸蓄电池的核心部件，正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质为海绵状纯铅。隔板用来隔离正、负极板，防止短路；作为电解液的载体，能够吸收大量的电解液，起动促进离子良好扩散的作用；它还是正极板产生的氧气到达负极板的“通道”，以顺利建立氧循环，减少水的损失。电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配制而成，主要作用是参与电化学反应，是铅酸蓄电池的活性物质之一。电池槽中装入一定密度的电解液后，由于电化学反应，正、负极板间会产生约为2.1 V的电动势。溢气阀位于蓄电池顶部，起动安全、密封、防爆等作用。

3铅酸蓄电池的特点
3.1铅酸蓄电池的优点
    (1)除铿离子电池外，在常用蓄电池中，铅酸蓄电池的电压最高，为2.0 V ;
    (2)价格低廉；
    (3)可制成电容量小至1 Ah大至几千Ah的各种尺寸和结构的蓄电池；
    (4)高倍率放电性能良好；
    (5)高低温性能良好，可在-40℃～60℃条件下工作；
    (6)电能效率高达60%。
    (7)易于浮充使用，没有“记忆”效应；
    (8)易于识别荷电状态。
3.2铅酸蓄电池的缺点
    (1）比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较大，一次充电行驶里程短；
    (2)使用寿命短，使用成本高；
    (3)充电时间长；
(4)铅是重金属，存在污染。

4铅酸蓄电池的工作原理
    铅酸蓄电池使用时，把化学能转换为电能的过程叫放电。在使用后，借助于直流电在电池内进行化学反应，把电能转变为化学能而储蓄起来，这种蓄电过程叫做充电。铅酸蓄电池的工作原理在很多教科书中都有非常详细的说明，本文不做详细阐述，仅所简单说明。

    如图2所示，充电时，把铅板分别和直流电源的正、负极相连，进行充电电解，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。随着电流的通过，硫酸铅（PbSO4）在阴极上变成蓬松的金属铅，在阳极上变成黑褐色的二氧化铅，溶液中有硫酸（H2SO4）生成。

    放电时，蓄电池阴极发生氧化反应，由于硫酸的存在，Pbz+立即生成难溶解的硫酸铅（PbSO4）。阳极发生还原反应，同样，由于硫酸的存在，Pb2+也立即生成硫酸铅（PbSO4）。蓄电池充电时，随着电池端电压的升高，水开始被电解，当电池电压达到约2.39 V/单体时，水的电解不可忽视，端电压越高，电解水也越激烈，此时充入的大部分电荷参加水电解，形成活性物质很少。

5铅酸蓄电池的充放电特性
5.1铅酸蓄电池的放电特性
    在铅酸蓄电池不放电的情况下，蓄电池中的活性物质微孔中的电解液H2SO4；的密度与极板外的电解液密度相同。铅酸蓄电池开始放电，活性物质表面的电解液密度立即下降，而极板外的电解液是缓慢地向活性物质表面扩散，不能立即补偿活性物质表面电解液的密度，随着放电过程的进行，活性物质表面的电解液密度继续下降，结果导致蓄电池的端电压下降，如图3中AB段。

    蓄电池继续放电，在活性物质表面的电解液浓度下降的同时，极板外的电解液向活性物质表面扩散，补充了活性物质表面的电解液的浓度并保持了一定的浓度，活性物质表面的电解液的浓度变化缓慢，使蓄电池的端电压也随即保持稳定，如图3中BC段。

    蓄电池继续放电，极板外的电解液的整体浓度也逐渐降低，在活性物质表面的电解液的浓度也随之降低。又由于电解液和活性物质被消耗，其作用面积也不断地减小，结果是蓄电池的端电压也随着下降，如图3中CD段。

    在放电末尾阶段，正、负电极上的活性物质逐渐转变为PbSO4, PbSO4的生成使活性物质孔隙率降低，使活性物质与H2SO4的接触更加困难，并且由于PbSO4使不良导体蓄电池的内阻增加，当蓄电池的端电压达到D点后，蓄电池的端电压急剧下降，达到所规定的终止电压。

    蓄电池的放电与放电电流有密切关系，大电流放电时，蓄电池的电压下降明显，平缓部分缩短，曲线的斜率也很大，放电时间缩短；随着放电电流的减小，蓄电池的电压呈下降趋缓，曲线也较平缓，放电时间延长。这种放电特性对蓄电池的正确使用有重要的意义。

5.2铅酸蓄电池的充电特性
    在蓄电池充电开始后，首先活性物质表面的PbS04转换为Pb，并在活性物质表面附近生成H2SO4，蓄电池的端电压迅速地上升，如图4中的AB段。

    当达到B点以后，活性物质表面和微孔内的PbS04浓度平缓地增加，蓄电池的端电压上升也比较缓慢，如图4中的BC段。
    随着充电过程继续进行，达到充电量90％左右，反应的极化增加，蓄电池的端电压明显地再次上升，如图4中的CD段，这时蓄电池的端电压达到D点，蓄电池的两极开始大量析出气体。超过D点以后进行的电解过程，蓄电池的端电压又达到一个新的稳定值。

    蓄电池充电还受到充电电流条件的影响，充电电流愈大，活性物质的反应愈快，反应生成的H2SO4速度快，浓度增加快，蓄电池的端电压上升愈快。一般来说用较大的电流来充电时，固然可以加快充电过程，但能量的损失也大，在充电终期大部分的电能用于产生热量和分解水。另外，用较大的电流来充电时在电极上的电流的分布也愈加不均匀，电流分布多的部分活性物质的反应愈快，电流分布少的部分活性物质不能充分转化。所以，在蓄电池充电的后期应减小充电电流。

    另外，蓄电池充电时蓄电池端电压的变化，是随充电时电流强度变化而变化，电流强度大，蓄电池端电压也高，电流强度小，蓄电池端电压也较低。

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