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，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。當然，國內(nèi)有些人士則認為馬路上應(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。
 
　　電動車是舉世共認的一個目標，而電動自行車則是起點，我們要改進它，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，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。