轻型电动车一种新电源：双极式铅蓄电池

　　就电动车事业而言，我们电源工作者应感到惭愧，我们深知电动车的成功依赖于高能量的电池，而过去几十年电源界不断推出许多高能量蓄电池，推出时都声称可以满足电动车的需要，举其大者有碱性燃料电池、锌空气电池、钠硫电池、水平电池、氢镍蓄电池、锂离子电池、Zebra电池、银锌蓄电池、铝空气电池、钒电池等。近几年则以质子交换膜燃料电池为热门，世界(Mondi)各国都在上，传媒上对它的好消息不断档，恕我不客气的讲，所有己被提出的高能量电池，距实用还非常遥远，就拿最热门的燃料电池而论，铂催化剂怎么供应？(因为全球年产仅百余吨)氢如何携带?造价太高怎么降低？等等都不是只要努把力就能解决的，所以在政府资金支持下，北京上海各开出几部燃料电池汽车是会实现的，商业化应用则还早得很。
 
　　前几年电动车界有识之士，鉴于高能量电池尚难实用，能大量供应的铅蓄电池又比能量偏低，合乎逻辑的结论必是推行一种耗电很省的车子，即电动自行车。由于想法对头，市民对于代步工具又迫切需要，于是电动自行车有了迅速发展。国际性的电动车会议两年一次已开了二十几届，每次会上都有形形色色的大量的电动车样车展出，可谓百花齐放，可是闭会后就冷冷清清，绝无一辆实用的电动车面世。这样的会时热，会后冷已延续了几十年，直到前几年，在我国总算盼到有这种轻型代步工具的大量出现，我们理应自豪。设想2008年奥运会时，世界(Mondi)各国的朋友如能看到北京上海街头有大量电动自行车，一定会惊喜。当然，国内有些人士则认为马路上应该奔驰(mercedes-benz)着油耗高、车型大、设施豪华(Regal)的汽车才够气派。
 
　　电动车是举世共认的一个目标，而电动自行车则是起点，我们要改进它，电源仍是首要问题，每车用三块10 AH铅蓄电池重12.5 kg，行程不过50公里。有人建议用氢镍蓄电池，如今一年用于电动自行车的铅蓄电池约6000万只 (12 V10 AH )用金属铅16万吨，我国年产铅200万吨，这算小菜一碟。如用氢镍蓄电池取代，须金属镍6万吨，全国年产只有5万多吨，不能满足不锈钢合金钢及电镀，所以进口近10万吨，请问有多少镍让你来做蓄电池?用锂离电子吧，它要用钴，这是一种极稀缺的材料，说己可用锰代替，安全问题也已解决，但价格仍太贵。总之它如要大量使用于电动自行车，还有一个长过程，但愿早日过关！至于用燃料电池、锌空气铝空气电池、钒电池等等，演示一下是可以的，实用还谈不上。我个人看法，电源问题还得从铅蓄电池改进，它的劣势是比能量低，照现在的结构40 WH / kg已到顶，唯一有希望的是双极式结构。示意如图1：

这种构造，取消了板栅及联接物，所以重量减轻，这里难题是双极片，它一面对正极一面对负极，须耐酸耐氧化，如果用铅板做为双极片自然可以但重量轻的优势全失，所以双极式的概念早已有，但产品则未见有，我曾经在理想的双极片尚未发现以前，姑且用铅板代之，做出模拟样品以窥察提高比能量的潜力。

　　这个小电池尺寸为31.7×31.7×19．3 (H) 重84.5 gm，按放电容量计算，比能为35 WH／kg，问题出在铅板(代替双极片用)重为38 gm，占总重的45％！今见能源杂志(JPS)136期 366～371页，英国已创制了一种钛化合物新材料Ebonex，它的比重仅铅的四分之一，耐酸耐氧化且导电良好，正可用于双极式蓄电池，据该文报导，已制出比能量为60 WH／kg的样品电池。这一指标在以前是不敢想的，已逼近氢镍蓄电池的水平。

　　双极式蓄电池有一大的缺点是它每单电池仅一片正极一片负极，故不能做很大的电池，十几个安时已到顶，正合电动自行车用。

　　双极式铅蓄电池一个被认为是固有的缺点是自放电大。大家知道水平电池(一名铅网电池)由于正负极板连在一起，连接部分虽封一些塑料，但由液膜的作用，自放电仍较大，双极式，如图1所示，正负活性物质是背靠背的，边缘漏电必很大，某军工单位试制双极式电池即因漏电造成的自放电大而放弃。但我模拟试制的双极式，采取了干电叠层式的结构，将双极片一分为二，用PVC套把单池分开，串格放电已不复存在。
 
　　轻型电动摩托是电动自行车的必然后继产品，它的动力功率约为电动自行车的5～7倍，如果配置的蓄电池用现行的12 V10 AH型号照比例放大，则会显得太重，如上述双极式就比较理想了。双极式铅蓄电池的关键技术问题只有一个，即创制优良的双极片，上面讲的Ebonex只能称基本合用而价格不菲，现在国内化学电源的研究力量几乎全部投入到锂离子电池、燃料电池等方面去了，研究工作互相重复，有的单位甚至还在从头开始，这是我国人喜欢大家一窝蜂地挤向一条路的习尚使然，为什么不可以腾出点人力来开发一下双极片?
 
　　英国人开发出来的Ebonex尚不是很理想的，比重不够轻，价格高，与活性物质的结合也欠牢固，国内也有人对双极片的开发方针有新的构想，我已向一些电源研究单位提出呼吁，请他们考虑开发有我国特色的双极片以创制适用于轻型电动车的双极式铅蓄电池，今天愿借本刊的平台向更多的关心电动车事业的人们再作呼吁。我相信如果双极式铅蓄电池能开发成功，电动自行车将更为轻便，而轻型电动摩托车也必能发展，使我国的轻型电动车事业继续在世界(Mondi)领先。
 
　　最后我想补充一下我所指的轻型电动摩托是指可以在快车道上行驶的，而电动车界著名人士倪捷先生主张的是比现有电动自行车小小提高动力制动等条件但仍在自行车道上行驶。