LEADLINE蓄电池铅酸电池技术为海上作业实现现代化

LEADLINE蓄电池铅酸电池技术为海上作业实现现代化

铅酸电池已经存在了一个多世纪，几乎没有变化。与现代电池技术相比，铅酸电池技术在提高存储密度、延长使用寿命和改善寒冷天气性能方面取得了进展。因此，铅酸电池技术的衍生产品在现代划船中仍有多种应用。

铅酸电池的历史可以追溯到第一次世界大战之前，当时电池驱动的乘用车在公共道路上行驶。在第一次世界大战和第二次世界大战期间运行的潜艇的设计者安装了电池组，以便在船只被淹没时提供短距离的低速推进。在后来的几年里，经营低速拖钓船的渔业部门经常使用铅酸电池来提供船舶推进力。这些电池还应用于采矿机车、小型工业机车以及多站邮局和乳品运输车辆。

虽然有多种尺寸，但涉及铅板和硫酸板的基本化学成分几十年来一直保持不变。铅酸电池对温度敏感，可在 10 摄氏度（50 华氏度）和 50 摄氏度（110 华氏度）之间提供最佳性能。在负 25 摄氏度（-15 华氏度）时，电池通常会提供 25 摄氏度（75 华氏度）时的 20% 的电量。从存储容量的 100% 到 10% 以下的重复深度放电大大降低了使用寿命。铅板上的硫堆积会降低存储容量，而完全耗尽的电池通常无法充电。 

改进

在 20 世纪后半叶，人们采取了几项举措来提高铅酸电池的性能。一种方法是在硫酸中添加少量其他化学物质，以提高低温下的性能。另一种方法是将大部分二氧化硅与硫酸混合，只是当时它会降低电池电压。AGM 或吸收玻璃垫方法导致了螺旋电池的发展，其中由玻璃垫隔开的铅和氧化铅板被卷成螺旋形以增加存储容量。 

早期的研究人员放弃了二氧化硅方法，无法提高电压。许多年后，化学家重新提出了这一概念，并用 5% 的硫酸和高达 95% 的二氧化硅修改了电池化学成分。修改后的电解混合物证明能够在任一范围内的负 40 度下运行，提供的功率是其在正 50 摄氏度（110 华氏度）下提供的功率的 60%。电池中的微量硫通过减少铅板上硫的积聚而大大延长了使用寿命，当从 100% 耗尽到略高于 50% 的存储容量时，可以进行超过 2,500 次充电。

发动机公司

美国 EPA 要求将内燃机曲轴箱产生的烟气循环到发动机进气口进行燃烧。然而，曲轴箱强制通风导致发动机气门上形成积碳。处理硬化积碳问题的努力导致发现积碳在暴露于硫酸和电荷时模仿铅板。这一发现导致了碳泡沫电池的发展，其中碳块取代了本质上是改良铅酸电池中的铅板。

碳泡沫是多孔的，提供与更大的铅板相当的蓄电能力，同时能够抵抗铅造成的硫沉积物的堆积。与同等尺寸和重量的铅酸电池相比，它提供了更高的存储容量，在 100% 到略高于 50% 的存储容量之间反复运行时，其使用寿命大大延长。在许多应用中，碳泡沫电池可以替代锂电池，而锂电池的资本成本是其两倍至三倍，而储能容量仅略高。

船操作

虽然大多数小船的运营发生在温暖的天气中，但少数船只在寒冷的天气中继续运营。当气温降至水的冰点时，咸海水仍保持液态，尤其是当存在波浪、潮流和洋流时。在这样的温度下，流动的河水也保持液态并允许船只航行。含有 5% 硫酸和 95% 二氧化硅的镀铅电池也被称为铅晶电池，在寒冷的天气中可以轻松维持电池供电的低速短途船的运行。

铅晶电池的成本是锂电池的 1/3，并且在 50% 的放电深度下重复运行时可以提供超过 2,500 次的使用周期。碳泡沫电池的成本仅为锂电池的 50%，目前仅适用于硫酸电解液，在 50% 的放电深度下可提供超过 3,500 次循环，在 80% 的放电深度下可提供超过 1,000 次循环。它可以在低至 0 华氏度的冰点以下温度下提供超过 65% 的额定功率。除了推进之外，这些电池还可以在由内燃机驱动的小船上实现广泛的其他应用。

启动冷发动机

在低于冰点的温度下，流动的水保持液态，而死水则凝固。流动的水，尤其是由洋流和变化的潮汐驱动的流动海水，使纽约市、纽瓦克、哈利法克斯、魁北克市和蒙特利尔等港口在低于冰点的冬季天气中保持运营。商用卡车大小的内燃 (IC) 发动机通常安装在拖船、渔船、渡船和港区船只中。低于冰点的天气通常会导致重新启动冷 IC 发动机的困难。在这种情况下，能够在低于冰点的温度下运行的深循环电池变得特别有用。

铅晶电池和碳泡沫电池都可以维持发动机加热器数小时的运行，这些发动机加热器需要电池电力来操作水泵和少量碳氢燃料的燃烧。在发动机启动之前，这些电池还可以维持对内燃机进行预润滑的电动油泵的运行。然后，它将为一个超级电容器充电，该电容器将高启动电流转入发动机电动启动马达，然后混合以在点火前保持发动机起动。电池电源还可以为新的弹簧加载发动机启动技术充电，以初步启动发动机。 

港口服务车辆

铅晶电池和碳泡沫电池在各种港口服务车辆中都有潜在的应用。叉车和集装箱卡车需要相当大的配重，从而提高了重型铅基电池组在较小港口进行此类服务的适用性。一些较小的港口使用工业型电池电力机车进行短途调车服务。与传统铅酸电池相比，铅晶电池和碳泡沫电池技术都具有出色的寒冷天气性能，允许在气温为 0 华氏度（-18 摄氏度）的情况下进行分流操作，此时任何一种电池都可以提供超过 65% 的与 70 华氏度相比的能源可用性。

蒙特利尔等北部港口在北部冬季仍保持运营，包括当气温降至远低于水的冰点时。在如此低的温度下，一些锂电池的性能会出现问题，包括充电困难。铅晶电池和碳泡沫电池都在 0 华氏度下保持运行，混合碳泡沫和二氧化硅电池技术有可能在严寒的冬季服务中得到应用。