三年前,各大电池企业吧把纳米元素作为焦点,而今年则又不约而同的对准了稀土,展开了一场轰轰烈的稀土争夺战!都说加了稀土的电池是性能高、动力强,寿命更持久,是电池发展的未来,那什么才是稀土元素呢?他对电池到底有怎样的呢?哪家企业的稀土应用代表了电池行业的未来呢?
一、稀土真的那么神奇吗?
在铅酸电池中起到支撑、集流和导电作用的是非活性原件的板栅,目前,电动车铅酸蓄电池板栅材料主要是铅钙合金。铅钙合金具有较高的析氢过电位可以满足免维护的要求,但铅钙合金板栅与活性物质之间易形成一层钝化膜---阳极膜,导致早期容量衰减,尤其是在深放电条件下。目前所用Pb-Ca-Sn-Al(铅钙锡铝)合金在一定程度上能改善深循环性能,但是仍然不能彻底的解决阳极钝化膜的问题。
阳极模:阳极膜在一定程度上会阻碍板栅与活性物质之间的导电性。加入稀土可以改变合金阳极腐蚀膜的组成,使电池的充放电更易于进行,从根本上改善电池的深循环性能。
二、不是什么稀土都能解决问题
根据HumeRothy理论,当两种元素的原子半径相近的元素才能形成广泛固溶体。另一方面,根据Gordy理论,形成固溶体的两种元素必须具有相近的电负性。稀土具有较负的电极电位,且具有较高的硬度和较优良的机械性能,其原子半径也与铅的原子半径相近。因此,稀土很容易与铅形成固溶体。
大量研究表明:通过在铅钙锡铝合金中加入一定量的稀土元素,可以改善合金的力学性能、铸造性能、电学性能等,从而解决铅酸蓄电池早期容量损失和深放电循环寿命差的问题。研究较多的稀土元素有Ce铈、La镧、Sm钐等等。然而,添加单一的稀土元素并能解决所有问题,例如,添加单一的Ce,对提高析氢过电位并不明显。
三、难道加银就可以了?
近年来,研究者为了寻找更适合铅蓄电池板栅的材料,将目光转移到添加混合元素上。陈奕曼, 彭曙光, 陈红雨等在08年《铅银和铅银镧合金作为正极板栅的性质研究. 蓄电池》中对铅银合金和铅银镧合金作为板栅材料的性质进行了研究,结果表明,Ag的添加会降低氧超电势, 增加正极的析氧量;La能抑制氧气的析出。这与早期国外向铅合金中添加银研究结果一致,氧气析出速率依次增加Cd<Se<Sn<Bi≈Cr<Ni≈Zn<Sb<Ag[备注1-4]。
所以说,单一的稀土无法解决问题,加入Ag后效果也不明显。
四、复合稀土才是真稀土,才能解决问题!
行业著名专家王俊,侯广亚,郑国渠等人在<<中国稀土学报》中发表的“Sm-La 二元稀土对铅基板栅材料显微结构和电化学性能的影响”一文中提到了添加Sm-La混合稀土合金的性能有优于添加单一Sm的合金,复合稀土能进一步抑制阳极膜生长,减少析氢、析氧的活性区. 黄永岐在2005年出版的《新型铅蓄电池Pb-RE合金系.蓄电池》中也提到采用混合稀土制得的板栅合金,具有极强的耐腐蚀能力,可提高铅酸电池寿命两倍以上。
五、天能稀土合金是未来出路
天能集团成功的将复合稀土合金应用在动力电池上,电池各方面性能有了大幅提高。天能稀土合金具有以下优势:
1、 解决了阳极膜的问题,深循环性能提高,功率更强,寿命更长。
2、 电池失水少,进一步提高免维护性能。
3、 合金的耐腐蚀性提高,电池寿命更长。
4、 机械性能和抗蠕变性能好,更耐用。
结语:
科技技术是第一生产力,稀土合金能否改变行业现状暂且不论。天能电池在保持优势地位的同时,投入巨资进行技术研发,并推动电池行业向上发展的决心值得点赞。