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一、概述
铅酸电池技术发展100年来基本没什么变化。虽然在化学和结构上已有改进,但引起电池发生故障有一个共性的因素。这个故障原因是:硫酸盐堆积在极板上导致失效的结果,解决这些问题最有效的方法是应用脉冲技术。
脉冲技术有助于排除电池这些故障,它可以保持高的活性物质反应,使电池内部平衡,容易接受外接充电。这样一来,节约了因置换电池带来的各种相关费用。
二、技术介绍
专家预言:铅酸电池作为在电池电源领域里以第一位置将延续到下一世纪。但值得重视的问题是,多数电池的工作状态不能达到当今科技先进交通工具的需求。按说,铅酸电池的反应材料能维持8年—10年或更长一些,但事实上做不到。现在的电池平均寿命是6—48个月。而能用48个月的电池仅占30%。大部分电池则提前衰老和失效。影响电池寿命的一系列问题的原因是:硫酸盐的堆积,而最有效解决这些问题的方法是脉冲技术。
早在1989年就有第一个专利,利用脉冲技术提高电池的实用性,延长电池寿命。它的工作原理:使电池一直维持高的活性物质反应,使电池内部平衡,易接受充电。这种技术可提供大的放电容量,接受充电快,而且能使用持久。(换言之,延长电池工作寿命)
现在让我们来了解一下脉冲技术是如何有益于电池,其工作原理是什么。首先让我们重温一下电池的工作原理:依照国际电池理事会手册第11版:“蓄电池是属电化学原理设计范畴,电池产生的电能是由存储的化学能转变的。在车辆和动力机械设备上需要电池,它的三种主要功能是:
(1)、供电给点火系统,使发动机启动。
(2)、给发动机外的电器设备供电。
(3)、对电器系统起到稳压作用,使输出平滑和降低瞬间有电器系统发生高压。”
电池由两种不同材料构成(铅和二氧化铅),这两种材料置于硫酸液中反应产生电压,在放电过程,正极铅板上的活性材料与电解液的硫酸根生成PbSO4。同时,负极板上的活性材料也与电解液硫酸根生成PbSO4。所以,放电的结果使正负极板都覆盖了硫酸铅(PbSO4)。电池的恢复是通过对它反方向充电。
在充电过程,化学反应状态基本是放电的逆反应。这时正负极板上的硫酸铅(PbSO4)分解变为原来状态,即铅和硫酸根,水分解出“H”和“O”原子,当分离后的硫酸根与“H”结合还原为硫酸电解液。
从上所述,蓄电池的工作基本原理是硫酸和铅进行离子交换的化学反应过程形成的能量。在能量交换过程中,其反应生成物—硫酸铅在极板上是“临时”的。但值得注意的是,在充电还原过程,极板上的硫酸铅并不能全部溶解而堆在极板上。这种堆积物是电化学反应的剩余物,占据了极板的位置。这就是说,极板的有效反应材料在不断减少,这是导致电池失效的主要原因。(因硫酸铅导致电池失效,这种现象的通俗叫法是—极板盐化)
极板盐化问题:大多数电池失效归咎于硫酸铅的堆积。当硫酸铅分子的能量大于一个极限低值的时候,它们从极板上溶解,返回到液体状态。那么,它们可以接受再充电。但实际上,总有一部分的硫酸盐是不能返回电解液里的,而是贴附在极板上,最终形成不可溶解的晶体。硫酸盐结晶体是这样形成的:这些不能参与反应的单个硫酸盐分子的核心能量都处于极低状态,它逐步吸附其它因能量极低的硫酸盐分子。当这些分子堆积,并紧密地结合时,就形成一个晶体。这种晶体不能有效地溶解到电解液里去。这些晶体的存在,占据了极板的位置,使极板失去了充放电的能力。所以,极板被覆盖的这一点或这一部分都相当于是死点。
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行业新闻
自2014年工信部等有关部门表示,对互联网企业放开新能源车准入以来,互联网大腕们纷纷进入造车领域。一时间,互联网造车呈现出一派“群雄逐鹿”的景象。
今年1月20日,乐视宣布要造智能化、互联网化、纯电动化的“超级汽车”。同时,乐视发布了首个与造车计划相关的产品——智能汽车UI系统LeUIAuto版。此前的2014年8月,乐视作为第二大股东,与北汽一起投资了美国高科技纯电动汽车设计公司Atieva。
2月2日,新晋首富、汉能集团董事局主席李河君宣布,汉能集团计划2015年10月推出第一款电动车产品,该车以太阳能为全动力,主要靠车身覆盖的太阳能薄膜发电,6平方米的高效砷化镓柔性薄膜电池在日均4小时的光照之下,可以驱动一辆1吨的汽车正常行驶80~100公里。李河君表示,这款汽车会给使用充电桩的新能源汽车带来挑战,目前的充电桩不应发展太快。
2月3日,易到、奇瑞、博泰三方宣布,将创立“易奇泰行”合资公司,推出一款共享的智能互联网电动汽车,该车只租不卖,租一天只需99元。在这款车上,博泰提供车联网技术,易到提供智能共享平台,奇瑞则负责车型开发和生产制造。其第一款车是基于QQ平台打造的易奇汽车byiVokaOS,是一台不用加油的电动汽车,满电行驶200公里。该车搭载的iVokaOS系统可以根据大数据智能导航,避免拥堵,选择最佳路线,并可选择附近价格最低的停车位。
传统车企与互联网大亨结盟的也不在少数,如上汽与阿里巴巴、东风与华为、上海通用与腾讯等,这些联盟都指向了未来的互联网汽车。值得一提的是,这轮“群雄逐鹿”与前几年各类型企业“一哄而上”造电动车有了质的区别,本轮参赛者都是其他领域的佼佼者。
互联网汽车有三个关键词:新能源、互联网、智能化。目前,随着汽车保有量的增加,传统燃油汽车带来了三大与生俱来、难以克服的问题:能源短缺、尾气排放、交通拥堵。但是,互联网汽车可以凭借先天优势解决这些问题。互联网汽车利用新能源驱动,可以实现节能减排,利用互联网和智能科技,可以智能实时导航、降低拥堵、方便泊车等。以只租不售的“易奇泰行”为例,还可以通过分时租赁和共享解决购车限牌问题。
对此现象,电动车百人会理事长陈清泰表示欢迎,并呼吁政府放宽新能源车市场准入。他表示,电动化给中国汽车带来了百年一遇的机会,形成了一个大平台,正在吸引各路创业者加入。各个领域的创业者用自己的资金进入新能源车领域,整体上是理智的。在这种形势下,政府可以考虑有序地、大规模地放宽市场准入。
陈清泰说:“特斯拉的成功证明,新进入者会带来新的思路,会加快试错的过程,降低其他企业试错的风险,政府应该欢迎非汽车领域的选手加入进来。政府对进入者既不要鼓动,也不要过分限制,应搭建好市场平台,承担监管者和守门人的角色,形成富有活力的有序竞争机制。”
众所周知,在燃油车时代,国内汽车政策对汽车生产资格设置了种种限制,民营企业没有造车资格,国企虽有资格却缺少动力。以至于吉利汽车董事长李书福曾发出“给我一次失败的机会”的呼声。后来,政策慢慢放开,一大批充满干劲、创造力十足的民营企业加入进来。时至今天,吉利、比亚迪、长城这样的民营企业反而成了自主品牌的脊梁,成为中国汽车工业的支柱企业。
这一次,有关方面终于明白,放下保护,让各路选手自由竞争,才能创造诞生特斯拉的环境,让优胜者脱颖而出。由此,放宽了对互联网汽车的准入门槛。借鉴吉利、比亚迪、长城的例子,相信2015年一定能涌现出更多充满创造性的新型汽车企业。
此前,借新能源车实现弯道超车的观点曾被视为笑谈,但互联网汽车实现弯道超车却充满了各种可能性。首先,中国汽车技术日渐成熟,有了不错的工业基础。其次,加入互联网造车行业的都是其他领域的佼佼者,能带来新思维和新血液。第三,中国在互联网应用方面并不落后于国外。最后,这种自由竞争可以充分激发出选手们的创造性,说不定就会诞生奇迹。
因此可以预计,2015年,即使中国出不了特斯拉,也离特斯拉更近了。当然,这还需要国家政策、法规的进一步配合与支持。正如陈清泰所言,“政府应该根据市场及时调整法律法规”。
“市场的发展存在很大不确定性。政府必要时要在认真研究的基础上,对某些标准和规则及时修订。2000年前后,美国、欧盟为满足低速电动车消费需求,都及时修改了道路交通法规,释放了这一市场需求。最近,美国、欧盟等相继研究对无人驾驶汽车的立法,一些城市开始为其上路松绑,这些支持产业创新的做法很值得我国借鉴。”陈清泰说。
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