易琨
三合一连接件【摘 要】EFB与AGM蓄电池是目前市场上大规模应用的两种汽车用具有怠速启停功能的铅酸蓄电池,由于EFB与AGM蓄电池结构形式不同,导致他们的应用环境和性能特性均有所不同,本文以12V 70Ah汽车用汽车怠速启停功能蓄电池为背景,对AGM蓄电池和EFB蓄电池的应用环境、性能和成本的进行了对比分析.
【期刊名称】《电池工业》
【年(卷),期】2017(021)001
【总页数】5页(P26-30)
【关键词】EFB;AGM;怠速启停功能;应用
【作 者】易琨
【作者单位】神龙汽车有限公司技术中心,武汉430056
压脉带【正文语种】中 文
【中图分类】TM912.1;U463.633
1 引言
随着汽车怠速启停功能[1, 2]的广泛应用，对车载起动型蓄电池的性能提出了更高的要求：
蓄电池需要经常大电流状态下放电，可以频繁启动发动机，而且发动机熄火后中，蓄电池供给所有用电器的电力，与传统的起动用铅酸蓄电池相比，各个阶段的充放电量均有增加；同时，要求蓄电池应具有较高的耐久性能以及更长的循环寿命。为提高燃油效率，必须在减速和刹车制动时利用产生的再生制动能量充电，要求在0～10s的短时间内提高蓄电池的充电接受能力。
富液加强型蓄电池(EFB)和贫液阀控吸附式玻璃纤维棉隔板铅酸蓄电池[1](AGM)作为具有怠速启停功能的起动型蓄电池，在实际中都得到了广泛应用。 本文对目前投入实际应用的具有怠速启停功能的这两种起动型蓄电池进行初步的对比分析。
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2 EFB与AGM蓄电池概述
泡泡溶液2.1 贫液阀控吸附式玻璃纤维棉隔板铅酸蓄电池(AGM)
AGM蓄电池，全称为贫液阀控吸附式玻璃纤维棉隔板铅酸蓄电池是一种贫液电池，也是一种阀控蓄电池(Valve Regulated Lead-Acid Battery)。采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔板[3～6]，电解液吸附在极板和隔板中，采取贫电液设计，电池内无流动的电解液，电池可以立放工作，也可以卧放工作。在与EFB同容量的情况下，有更好的低温大电流放电性能、深放电循环寿命、充电接受能力、耐振性。 汽车用AGM蓄电池按结构类型可分为：AGM平板蓄电池和AGM卷绕式蓄电池。下文提到的AGM蓄电池均为AGM平板蓄电池。
2.2 富液加强型蓄电池(EFB)
EFB蓄电池是一种富液加强型铅酸蓄电池，英文名称为Enhanced Flooded Battery。
其“加强”主要体现在以下几个方面：
板栅：增大极板面积[7]；板栅密网格，降低内阻，提高利用率；中极耳板栅结构，降低内阻；多元Pb-Ca-Sn合金，提高板栅耐腐蚀及循环性能；厚铅带结构，提高板栅耐腐蚀性能，增加极板强度，延缓极板长高速率。
隔板：低内阻隔板。
配方：特殊低温冷起动配方；新型负极添加剂，减少极板不可逆的硫酸铅盐化现象，提高接受能力，同时保持较低的水损耗，提高电池使用寿命。
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下一章将以12V蓄电池为例，对AGM蓄电池和EFB蓄电池应用、性能和成本的对比分析。
3 EFB与AGM蓄电池的对比分析
3.1 AGM/EFB蓄电池结构、性能对比概述
EFB蓄电池内除去极板、隔膜及其他部件的剩余空隙内完全注满电解液，电化学反应过程中电解液处于富余状态。电化学反应生命周期中，电化学反应消耗水非常多，在极板上部的空间内必须有电解液的存储空间，所以不是的所有的空间可利用于极板布置，引起设计上下移极板位置[3, 8]。
EFB蓄电池是一钟富液蓄电池，极板表面与隔板空隙需要给电解液留出空间；隔板的造型保证了极板与隔板之间的必要空间和距离；但是由于长期的电化学反应(包括振动)，极板上活性物质会在在电化学反应生命周期中会脱落。活性物质脱落会产生电化学老化。伴随电解液的慢慢层化，导致电解液浓度差极化，引起自放电现象加剧，出现电解液层化时，极板下部的硫酸密度大，所以，充电接受能力会下降，也导致负极板下部形成硫酸盐化。这种状态使充放电反应集中在极板的上部，同时也加速了正极板上部的活性物质劣化，使得蓄电池生命周期缩短，相关性能劣化。
AGM蓄电池是一种阀控蓄电池，采用玻璃纤维隔板，玻璃纤维隔板的高孔隙空隙率使隔板能够吸附充足的电解液，同时极板内部和表面也吸附了部分电解液，AGM蓄电池融合了阀控蓄电池和EFB蓄电池的长处。AGM蓄电池的玻璃纤维隔板隔膜有10%的孔隙没有浸润电解液[9, 10, 11]，其作用是孔隙留给正极反应析出的氧运到向负极的留出通道[9, 10, 11]，这就是一种贫液式设计。工作过程中，一方面，氧通过AGM隔膜上的孔隙在电池内部重组，正极析出的氧在负极重新化合，电化学反应中消耗很少的水，由于极板上部不会留出空间，所以可以提升极板高度，这样极板表面参与电化学反应能力增强，比较同样尺寸规格和极板数量的EFB富液电池而言，冷起动性就得到了提升[3, 8]。
另一方面，极板与AGM隔膜间采用紧配合装配，AGM隔板均匀地被按压且紧靠在极板中间，电解液灌注且填充、浸润AGM隔板纤维，极板表面没有多余空隙，由于采用了贫液式紧装配[3, 8]，AGM隔板直接并均匀地紧贴在极板活性物质上，使极板充分接触电解液，保证了活性物质固定在玻璃纤维垫中间，防止了活性物质的脱落；电解液在隔板玻璃纤维中的毛细现象，克服了重力影响，能很大程度上避免蓄电池“电解液分层”[3, 8]。
与EFB蓄电池相比，AGM铅酸蓄电池在整个电化学反应生命周期内具有更高的电容量稳定性，电化学反应生命周期更长。低温冷起动性能更可靠。
3.2 AGM/EFB蓄电池尺寸、性能对比
表1为某蓄电池生产厂提供的AGM/EFB尺寸、性能对比。
从表1可以看出 在同一产品标准和试验标准下，同一尺寸规格的电池，一般AGM具有高的CCA值，由于板式AGM电池采用贫液式设计，电池的容量受到酸量的制约，活性物质利用率不及富液电池(含EFB)。板式AGM电池采用薄极板设计，相比传统的阀控电池活性物质利用率得到很大提升，相比富液EFB电池仍偏低。所以同等铅耗下AGM电池的容量要比富液EFB电池低，或者同等容量下，AGM电池要比普通EFB电池重，成本也较高。
表1 尺寸参数对比(德国DIN标准下系列型号尺寸)Table 1 Comparison of dimensions(series model and size under German DIN standard)电池类型尺寸/mmC20/AhCCA⁃18℃SAE重量/kgL2/H5EFBAGM(板式)242∗175∗19060Ah64018．568018．8L3/H6EFBAGM(板式)278∗175∗19070Ah6802176021．3L4/H7EFBAGM(板式)315∗175∗19080Ah7202480024L5/H8EFBAGM(板式)353∗175∗19090Ah85027．585026．5
3.3 AGM/EFB蓄电池基本性特能对比
表2 AGM/EFB蓄电池各种特性对比Table 2 Comparison of various characteristics of AGM/EFB battery特性AGMEFB加酸密度D=(1．30～1．32)g/cm3，电池壳内无游离酸，吸附在AGM隔板内，酸分层情况较少D=(1．27～1．30)g/cm3，富液式、易出现酸分层正负极板可采用重力浇铸、冲网技术拉网热失控有装配压力，容易出现热失控装配压力较小，电池壳内有足够空间，不易出现热失控满充充电电压14．8V16V气体反应效果氧气从隔板微孔结构直接穿过，无气体流失富液直排式，无氧复合结构CCA较EFB同尺寸CCA高(60AhCCA680A)较低(60AhCCA580A)17．5%DOD1530次1020次50%DOD360次270次水损耗84天，3g/Ah84天，6g/Ah
由于AGM蓄电池采用了密封状态下阀控的贫液紧装配设计形式，隔板中有10%的纤维孔隙没有电解液浸润，因而电池腔内的热传导差。充电末期时正极产生的氧到达负极和负极板铅化合的反应是放热反应，如不及时散热，则会使电池腔体温度上升；此时如若没有及时减小充电电压，则充电电流短时间就会聚增，析氧速度加快，又会正反馈作用促使腔体温度增高。如此恶性反复，就会引起热失控现象[12, 13]。
表2为AGM/EFB各种特性对比。
从表2可以看出对于同一尺寸规格型号的铅酸蓄电池，AGM更易发生热失控，所以充电末期限压较EFB低，EFB易发生电解液层化现象，但AGM具有更好的CCA、17.5% DOD、50% DOD、水损耗特性。
电动车电池修复器3.4 AGM/EFB蓄电池的产品型式试验项目的VDA标准要求对比(以70Ah电池为例)(见表3)
仅从表3引述的部分产品型式试验项目的VDA标准要求[14]，对于同一尺寸规格和容量的产品，标准对AGM的试验要求更多更丰富，而且在EFB与AGM共有试验项目下对AGM要求更高和更严格。说明在同样的应用环境下，AGM比EFB性能优异。
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