? ? ? ?作為傳統電流和支撐活性物質的板柵,自從鉛酸蓄電池問世以來,經歷了許多技術上的改進。最初,Plante是采用兩塊鉛板作為電極,置于硫酸溶液中進行點解,使電解的電流方向不斷變化,結果使鉛板的蓄電池容量逐漸增加。1881年,Sellon采用Pb-Sb合金取代純鉛制成電極板柵,使電池極板的機械強度顯著增加,這一發明極大地改善了鉛酸電池的制造工藝,成為鉛酸蓄電池發展過程中的一項重要改進。在隨后的100多年時間里,人們對蓄電池板柵合金的機械、電化學、腐蝕、燒鑄等性能進行了一系列研究改進,開發出了各種系列的合金來滿足不同環境下的使用。目前使用最廣泛的還是Pb-Sb合金和Pb-Ca合金,這兩種系列的合金各有各的特點,誰也無法完全取代另一種。
? ? ? ?20世紀60~90年代中期人們對Pb-Sb合金進行了大量研究,研究熱點在于低銻合金中添加砷、銀、錫、硒等添加劑,以消除含銻合金的缺點而保留其優點,增加其銳變阻力和腐蝕阻抗,提高電池的深充放性能。比較成功的是Pb-Sb-Cd合金,應用于VRLA電池,特別是應用與電動自行車用VRLA電池。但是由于鎘的毒性對人類和環境造成嚴重危害,北美和歐盟已經禁止使用鎘。
? ? ? ?近10年,EV和HEV的車載電源最現實的選擇之一當屬鉛酸蓄電池。為此各國科學家和國際先進鉛酸蓄電池聯合會一刻也沒有停止過它作為車載電源的研究工作。其中研究新型板柵材料,降低板柵質量,提高電池的比質量,可以說是當前先進鉛酸電池的研究熱點之一。
? ? ? ?通常人們認為鉛酸蓄電池的性能取決于正極,但由于動力電池經常工作在充電不足的狀況下,負極對動力電池經常工作在充電不足的狀態下,負極對動力電池性能的影響越來越大,負極的充電接受能力差和硫酸鹽化問題也更多得顯出來。由此可見,不但研究正極板柵重要,研究負極板柵同樣重要,特別是不完全荷電狀態下,有必要研究新型板柵合金和新型結構板柵。
? ? ? ?板柵是鉛酸蓄電池的基本組成結構之一,它占蓄電池總質量的20%~30%,其作用主要有兩個:第一,它是活性物質的載體,在蓄電池制造過程中,鉛膏就涂覆在它上面,活性物質靠板柵來保持和支撐;第二,它是集流體,但負著蓄電池在充放電過程中電流的傳導,集散作用并使電流分布均勻。
? ? ? ?作為傳導電流并支撐活性物質的板柵,其表面積較小又常為活性物質所覆蓋,但其導電能力遠遠高于活性物質,尤其是正極。所以電流總是在導電板柵負極并與電解液充分接觸的那部分活性物質上優先通過,因為該處電阻最小。可見導電性良好的板柵材料,可使電流沿筋條均勻分布于活性物質上,從而提高活性物質的利用率。充電狀態時正極活性物質二氧化鉛的密度為9.37g/cm3、負極海綿狀鉛的密度為11.3g/cm3,放電后兩極的硫酸鉛的密度為6.3g/cm3。尤其密度差別可知,由多孔的二氧化鉛和海綿狀鉛轉化為硫酸鉛時,一方面多孔物質的孔隙率要減少,另一方面整個物質的體積會有某種程度的膨脹,充電時又會收縮,這就要求板柵具有足夠的強度,能抵抗這種膨脹與收縮。