輕型電動車一種新電源：雙極式鉛蓄電池

　　就電動車事業(yè)而言，我們電源工作者應(yīng)感到慚愧，我們深知電動車的成功依賴于高能量的電池，而過去幾十年電源界不斷推出許多高能量蓄電池，推出時都聲稱可以滿足電動車的需要，舉其大者有堿性燃料電池、鋅空氣電池、鈉硫電池、水平電池、氫鎳蓄電池、鋰離子電池、Zebra電池、銀鋅蓄電池、鋁空氣電池、釩電池等。近幾年則以質(zhì)子交換膜燃料電池為熱門，世界(Mondi)各國都在上，傳媒上對它的好消息不斷檔，恕我不客氣的講，所有己被提出的高能量電池，距實用還非常遙遠(yuǎn)，就拿最熱門的燃料電池而論，鉑催化劑怎么供應(yīng)？(因為全球年產(chǎn)僅百余噸)氫如何攜帶?造價太高怎么降低？等等都不是只要努把力就能解決的，所以在政府資金支持下，北京上海各開出幾部燃料電池汽車是會實現(xiàn)的，商業(yè)化應(yīng)用則還早得很。
 
　　前幾年電動車界有識之士，鑒于高能量電池尚難實用，能大量供應(yīng)的鉛蓄電池又比能量偏低，合乎邏輯的結(jié)論必是推行一種耗電很省的車子，即電動自行車。由于想法對頭，市民對于代步工具又迫切需要，于是電動自行車有了迅速發(fā)展。國際性的電動車會議兩年一次已開了二十幾屆，每次會上都有形形色色的大量的電動車樣車展出，可謂百花齊放，可是閉會后就冷冷清清，絕無一輛實用的電動車面世。這樣的會時熱，會后冷已延續(xù)了幾十年，直到前幾年，在我國總算盼到有這種輕型代步工具的大量出現(xiàn)，我們理應(yīng)自豪。設(shè)想2008年奧運(yùn)會時，世界(Mondi)各國的朋友如能看到北京上海街頭有大量電動自行車，一定會驚喜。當(dāng)然，國內(nèi)有些人士則認(rèn)為馬路上應(yīng)該奔馳(mercedes-benz)著油耗高、車型大、設(shè)施豪華(Regal)的汽車才夠氣派。
 
　　電動車是舉世共認(rèn)的一個目標(biāo)，而電動自行車則是起點，我們要改進(jìn)它，電源仍是首要問題，每車用三塊10 AH鉛蓄電池重12.5 kg，行程不過50公里。有人建議用氫鎳蓄電池，如今一年用于電動自行車的鉛蓄電池約6000萬只 (12 V10 AH )用金屬鉛16萬噸，我國年產(chǎn)鉛200萬噸，這算小菜一碟。如用氫鎳蓄電池取代，須金屬鎳6萬噸，全國年產(chǎn)只有5萬多噸，不能滿足不銹鋼合金鋼及電鍍，所以進(jìn)口近10萬噸，請問有多少鎳讓你來做蓄電池?用鋰離電子吧，它要用鈷，這是一種極稀缺的材料，說己可用錳代替，安全問題也已解決，但價格仍太貴�？傊�它如要大量使用于電動自行車，還有一個長過程，但愿早日過關(guān)！至于用燃料電池、鋅空氣鋁空氣電池、釩電池等等，演示一下是可以的，實用還談不上。我個人看法，電源問題還得從鉛蓄電池改進(jìn)，它的劣勢是比能量低，照現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)40 WH / kg已到頂，唯一有希望的是雙極式結(jié)構(gòu)。示意如圖1：

這種構(gòu)造，取消了板柵及聯(lián)接物，所以重量減輕，這里難題是雙極片，它一面對正極一面對負(fù)極，須耐酸耐氧化，如果用鉛板做為雙極片自然可以但重量輕的優(yōu)勢全失，所以雙極式的概念早已有，但產(chǎn)品則未見有，我曾經(jīng)在理想的雙極片尚未發(fā)現(xiàn)以前，姑且用鉛板代之，做出模擬樣品以窺察提高比能量的潛力。

　　這個小電池尺寸為31.7×31.7×19．3 (H) 重84.5 gm，按放電容量計算，比能為35 WH／kg，問題出在鉛板(代替雙極片用)重為38 gm，占總重的45％！今見能源雜志(JPS)136期 366～371頁，英國已創(chuàng)制了一種鈦化合物新材料Ebonex，它的比重僅鉛的四分之一，耐酸耐氧化且導(dǎo)電良好，正可用于雙極式蓄電池，據(jù)該文報導(dǎo)，已制出比能量為60 WH／kg的樣品電池。這一指標(biāo)在以前是不敢想的，已逼近氫鎳蓄電池的水平。

　　雙極式蓄電池有一大的缺點是它每單電池僅一片正極一片負(fù)極，故不能做很大的電池，十幾個安時已到頂，正合電動自行車用。

　　雙極式鉛蓄電池一個被認(rèn)為是固有的缺點是自放電大。大家知道水平電池(一名鉛網(wǎng)電池)由于正負(fù)極板連在一起，連接部分雖封一些塑料，但由液膜的作用，自放電仍較大，雙極式，如圖1所示，正負(fù)活性物質(zhì)是背靠背的，邊緣漏電必很大，某軍工單位試制雙極式電池即因漏電造成的自放電大而放棄。但我模擬試制的雙極式，采取了干電疊層式的結(jié)構(gòu)，將雙極片一分為二，用PVC套把單池分開，串格放電已不復(fù)存在。
 
　　輕型電動摩托是電動自行車的必然后繼產(chǎn)品，它的動力功率約為電動自行車的5～7倍，如果配置的蓄電池用現(xiàn)行的12 V10 AH型號照比例放大，則會顯得太重，如上述雙極式就比較理想了。雙極式鉛蓄電池的關(guān)鍵技術(shù)問題只有一個，即創(chuàng)制優(yōu)良的雙極片，上面講的Ebonex只能稱基本合用而價格不菲，現(xiàn)在國內(nèi)化學(xué)電源的研究力量幾乎全部投入到鋰離子電池、燃料電池等方面去了，研究工作互相重復(fù)，有的單位甚至還在從頭開始，這是我國人喜歡大家一窩蜂地擠向一條路的習(xí)尚使然，為什么不可以騰出點人力來開發(fā)一下雙極片?
 
　　英國人開發(fā)出來的Ebonex尚不是很理想的，比重不夠輕，價格高，與活性物質(zhì)的結(jié)合也欠牢固，國內(nèi)也有人對雙極片的開發(fā)方針有新的構(gòu)想，我已向一些電源研究單位提出呼吁，請他們考慮開發(fā)有我國特色的雙極片以創(chuàng)制適用于輕型電動車的雙極式鉛蓄電池，今天愿借本刊的平臺向更多的關(guān)心電動車事業(yè)的人們再作呼吁。我相信如果雙極式鉛蓄電池能開發(fā)成功，電動自行車將更為輕便，而輕型電動摩托車也必能發(fā)展，使我國的輕型電動車事業(yè)繼續(xù)在世界(Mondi)領(lǐng)先。
 
　　最后我想補(bǔ)充一下我所指的輕型電動摩托是指可以在快車道上行駛的，而電動車界著名人士倪捷先生主張的是比現(xiàn)有電動自行車小小提高動力制動等條件但仍在自行車道上行駛。