铅酸蓄电池工业的快速发展

在世界范围内，铅酸蓄电池无论是产量（按电能计算）或者产值多年来都居各种化学电源与物理电源的首位。2008年的统计数字表明，全球铅酸蓄电池的产量占二次电池市场份额的61%，之外的各种二次电源之和的份额不足40%。铅酸蓄电池工业可以说是老树新枝，繁盛不衰。

仅仅是铅酸蓄电池的传统应用领域——车辆引擎起动、电力牵引和通信等设备的应急备用电源这三项，对铅酸蓄电池的需求量及其增长都在大幅度提高。2010年，中国机动车产量和销量双双达到1800万辆，到2011年，中国机动车的保有量将达到17000～19000万辆。每辆新车需求至少1只配套铅酸蓄电池，保有车辆需要的替换铅酸蓄电池的数量也不容忽视。通信业发展之快可谓一日千里，通信站和通信设备对应急备用的铅酸蓄电池的需求是与发展同步的。2009年，我国的电动助力车的年产量约为2300万辆，保有量超过1亿辆。其中95%以上以铅酸蓄电池为动力电源。低速纯电动轿车已经形成较大的市场规模，采用铅酸蓄电池作为动力电源的约为95%。铁路客车、船舶、潜艇、电力游艇、飞机等以及车站、码头、各级仓库、工厂、工地等处的短途运输作业对铅酸蓄电池的需求也与日俱增。

近几年，中国的铅酸蓄电池工业得到长足发展。中国已经成为世界上最大的铅酸蓄电池生产国，产量超过世界总产量的25%。2009年，中国的铅酸蓄电池总产量约为12000万kW·h，销售额超过1000亿元。中国是全球铅酸蓄电池的主要出口国之一，出口量占到产量的20%～30%。

铅酸蓄电池工业在中国的快速发展，既是中国和世界经济、工业和技术发展的必然结果，也和铅酸蓄电池自身的特点有密不可分的关系。

铅酸蓄电池性能稳定可靠，电动势高（化学电源中很少有能达到2V的），放电电压稳定，放电特性曲线有一段较长时间的电压平台。铅酸蓄电池内阻小，对外做功效率高，能适应恶劣环境，甚至在温度为-40℃以下的情况下也能工作。现今普遍使用的阀控密封式铅酸蓄电池（valve-regulated lead-acid battery；VRLA；VRLAB），不溢酸，无排放，无污染，是清洁能源。汽车排放尾气造成的铅污染是汽油中含的四乙基铅（tetraethyl lead；lead tetraethyl；tetraethylplumbate）造成的。四乙基铅在汽车内燃机中燃烧后大部分转化成无机铅，10%为有机铅。无机铅的70%和全部有机铅都排入大气中，是大气污染的重要来源。这和铅酸蓄电池是没有关系的。

铅酸蓄电池资源再生性好，铅回收率高，可达95%～100%，没有随地丢弃铅酸蓄电池的情况发生。人们会把废的铅酸蓄电池通过生产厂家或销售部门回收。

随着铅酸蓄电池工艺技术的成熟，产品品质有很大提高，较之20世纪70年代之前，现今的VRLA已是焕然一新，受到各界用户的信赖。我国的铅酸蓄电池的品质已跻身世界先进水平行列。我国现有铅酸蓄电池生产厂家约2000家，员工约20万人。(www.xing528.com)

铅酸蓄电池在使用过程中无排放无污染。在其生产过程中的污染可以得到较为彻底的治理，达到对环境的污染减至最小甚至到零。一些生产工序的铅尘可以负压收集集中处理。生产过程中排放的生产用水可以用中和法除去酸性。水中的铅离子可以通过沉淀、过滤、离心分离及化学处理等方法使其达到最小。铅的不少化合物的溶度积很小，如碳酸铅（PbCO₃）为7.4×10^-14，硫化铅（Ⅱ）（PbS）则为8.0×10^-28。最后以铅的化合物的形式捕集铅离子，水中的铅就微乎其微。国外就有铅酸蓄电池厂家最后以PbS的形式除去水中的铅离子，其排放水经处理后达到了饮用水标准。

铅酸蓄电池工业在材料、工艺技术、产品品质诸方面不断提高，一百多年来从未停止过前进的步伐，今天正面临新的技术发展前景。

碳（石墨）纤维增强铅基复合材料（carbon fiber reinforcedPb-matrix composite；graphite fiber reinforced Pb-matrix composite）已应用于核潜艇的大型蓄电池极板，制造方法不同于传统的浇铸和拉伸法。这种碳/铅复合材料中碳纤维含量可根据性能要求选取。由于碳（石墨）纤维的加入，提高了材料的强度、弹性模量和抗蠕变性能，而材料密度却比传统的铅基合金板栅材料低很多，如碳（石墨）纤维体积含量为40%的增强复合材料的相对密度仅为6.09kg·L^-1。如果广泛应用于铅酸蓄电池，蓄电池的比能量、比容量都会有大幅度的提高。

超级电容器与铅酸蓄电池并联使用的“超级电池”（ultra-battery）的开发研究引起业界的高度重视，可能开辟出铅酸蓄电池的一条新的发展途径。

圆柱形铅酸蓄电池（cylinder lead-acid cell）虽然在20世纪70年代就已有商品出现，如美国通用电气公司（General Electric Corporation）生产的D型密封铅酸蓄电池，但多为小型电池，未得到长足发展。近年来这方面的研究又受到青睐。极板卷绕成圆柱形的铅酸蓄电池，装配紧凑，活性物质空间分布合理，内阻小，可以大幅度提高蓄电池的能量密度。

利用双极性电极结构制成的双极性蓄电池（bipolar battery）近年来取得了很大进展。早期这种铅酸蓄电池是为某些特殊应用如激光脉冲或能量调节等短时间放电而设计研制的，瞬时峰值比功率可达500～800kW·kg^-1，是铅酸蓄电池引入双极性极板结构和叠层极板工艺的成功例子之一。目前双极性铅酸蓄电池已突破仅适宜于高电压大电流短时间放电的局限。工艺上也吸取某些传统铅酸蓄电池的优点，如板栅制造既采用铅/玻璃纤维同轴复合丝再经编织成为铅布的工艺，也可采用铅基合金浇铸板栅。双极性铅酸蓄电池产品的应用领域不断扩大，已应用于装甲车、坦克、飞机、鱼雷的起动，电动车的电力驱动。可以生产较大容量的蓄电池，比能量有较大的提高。