在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的2025SMM全球电池技术大会-主论坛上，——高级工程师柴树松围绕“改善铅酸蓄电池寿命的途径”的话题展开分享。
铅酸蓄电池广泛应用于国民经济的各个方面。对社会文明和进步起到了重要的作用。在各种电源快速发展的今天，铅酸蓄电池仍以良好的稳定性、安全性、高性价比和低成本回收利用的优点，在各方面广泛应用。
任何电池都有寿命终止的时候，铅酸电池也不例外。达到预期的寿命一般认为是正常的寿命终止，达不到预期就是有差距或有问题的电池。铅酸蓄电池的寿命仍然符合短板规律，就是寿命终止的原因是由蓄电池短板因素造成的。当然在不同条件和环境中使用的蓄电池，即使同一批次，可能短板的因素也不同。
蓄电池短板可从大量的统计分析中得出，最好的办法是用失效电池分类统计，做出柱状图，排首位的肯定是短板。
下图是一个示例，其中的主要失效原因是正极板软化。
板栅对寿命的影响及其改善
板栅是铅酸蓄电池的活性物质的载体和导电体，是铅酸蓄电池最重要的部分之一。板栅整体的均匀一致性是非常薄弱的，也是常被忽视的，又是影响寿命的主要问题。
浇铸板栅（重力浇铸、连铸）因铸造表面的粗糙性，获得非常好的界面特性，表现出优异的电传导性，是制造电池板栅较好的方法之一。但有缺点，在生产过程中经常有板栅的气孔、脆裂、耐腐蚀性差等，这些是需要改善的重点，主要从模具、工艺、合金方面改善。
除了合金成分研究改进外，重力浇铸板栅生产过程中的模具和浇铸工艺是影响板栅的重要因素，到现在仍是常常被忽视（或是难解决）的问题，总起来说就是模具温度一致性问题，最终影响产品的一致性。试验表明，改善会明显提高寿命。
这是重力浇铸板栅定模的红外温度测量的情况，可以看出一定范围内的温差是较大的。这还是经过改进后的模具，不改进的模具温差远大于这个范围（温度单位℉）。
这是动模的红外测温的情况，可以看出模面范围的温差是非常大的（温度单位℉）。
改进的方法，主要是根据板栅的结构，散热的传递方式，合理设计冷却水水道的结构及参数。
在浇铸板栅时，温度低的区域铅液冷却快，温度高的区域铅液冷却慢，先冷却的先收缩，收缩力向冷的方向拉，形成微裂纹的致命缺陷。
重力浇铸板栅的气孔、脆断等问题，除了注意模具模面温度不一致外，还要结合模具的排气结构、模具材料一并解决。图为一种改进的多排气设计的模具结构。
拉网板栅是主要用于生产汽车电池的一种板栅，因其没有侧边框，导致边框棱角刺穿隔板短路，电池失效的比例排在前列，改善的途径是提高裁切的精度，保持裁切边在筋条的交点上。
轧带带基可能存在轧制工艺的一些缺陷，较大厚度的轧制或不合理的轧制可产生基体裂纹等缺陷，是影响寿命的缺陷，采用调配轧制比例的工艺解决。
冲网板栅是快速发展的板栅制造工艺。经过一段时间的使用，发现在没有表面处理的情况下，板栅与活性物质的界面不理想，和浇铸板栅比较相差较多，因此需要表面的处理，目前有物理和化学处理方法。表面压纹、喷砂、超声波、以及碱洗处理等。
连铸连轧板栅主要用于汽车电池和中密电池的负板栅，生产形式属于铸造，有重力浇铸板栅的优点，但由于速度较快，牺牲了合金结晶所需要的时间，容易出现脆裂等问题。很少用于正板就是避免它的短板。
负极铅膏配方的改进
铅膏配方一般认为是铅酸蓄电池制造技术的核心部分，目前的配方已远不能适应寿命的要求。负极中使用的腐殖酸因杂质含量高，一直以来发达国家就不使用，国内也是越来越少；木素溶解性偏高，用不到蓄电池寿命终止，基本就溶解出来或者分解了。
在负极添加方面，国外常用的添加量是木素0.2%-0.3%；国内除了加0.2%-0.4%的木素外，还要加0.3%-0.8%的腐殖酸。添加量大了后，副作用是很大的，对电池的实用寿命没有什么益处。虽提高了一点点初期性能，可能得不偿失。
木素和腐殖酸的作用是阻止负极板放电时活性铅集聚成大颗粒，试验表明更稳定的无机材料能起到这样的“隔离”作用，如硅的小颗粒材料，碳的小颗粒材料等有一定的效果，添加无机材料大幅减少木素和腐殖酸的添加量，是一个方向。
炭在负极的应用已有几十年的历史，不是新鲜事。无定型碳结构的乙炔炭黑很轻，颗粒很小，在极板中析出很大，为了提高寿命，应选颗粒更大的炭黑，并适当增加用量。石墨类的碳，需要考虑纯度和粒径参数，添加量不宜太多。石墨烯、炭纳米管等在蓄电池中的研究较多，有一定的效果，但存在经济性问题。
硫酸钡的分散性是发挥作用的关键因素，如果分散不好，即使加的多，也没有用，反而起负作用，提高分散性可以提高蓄电池的性能。
负极结构的控制
根据电池的性能和寿命要求，可通过添加剂的作用和工艺调节控制负生极板的颗粒形态和尺寸。图为不同的添加剂和工艺形成的负极生板结构。
不同添加剂和工艺负熟极板的结构。可用不同的生产工艺和添加剂，控制形成的不同形貌和结构（熟极板）。
正极添加剂以及微观结构的改善
正极铅膏的添加剂相对较少，主要是一般材料不能经受正极较高电位的氧化，容易分解。现在常用的有铅类添加剂（4BS、红丹等）、碳类（炭黑、石墨）、硅类等。无机物类仍是有前途的正极添加剂。陶瓷材料铅酸钡作为正极添加剂有一定的作用，但工艺较复杂。钛的化合物作为正极添加剂有一些研究。
最有前途是硅的应用，因为硅材料在隔板、电解液中有广泛应用，在极板中使用，在成孔、稳定微观结构方面显现出一定的效果，并且基本没有负作用。
不同的添加剂和固化工艺配合的正生板SEM效果：
正极添加剂与制造工艺要紧密配合进行，如合膏工艺、固化工艺、化成工艺。图为一种出现问题的熟极板的SEM结构。
不同的添加剂和不同的工艺，正极熟板的结构不同，形貌和颗粒大小不同，颗粒适当增大可延长寿命。利用添加剂和工艺控制颗粒形态和尺寸是重要的途径。
铅粉的关注点
铅粉是活性物质的核心部分，以前的研究把他说成是电池性能的遗传基因，电池的性能从铅粉带过来，其实并不为过。铅粉改进较难，是因为铅粉的参数非常依赖于铅粉设备；另外，一种铅粉可能生产多种电池，一旦调整，有的电池就受影响，比如寿命增加了，可能容量降低了等。经过多年的试验，铅粉颗粒在某个范围内，粒径分布越分散，蓄电池的寿命越好。用岛津铅粉混合一部分巴顿铅粉也表现出较好的寿命。
合膏涂板的改善点
合膏是一个化学反应过程，合膏机就是一个反应釜，设置的工艺参数、操作的工艺都会影响性能。最主要的是温度的控制，偏高的合膏温度会提高寿命。
涂板是导致极板不均匀、贴膏、露筋等问题的主要过程。这些问题应该协同板栅、铅粉、合膏工艺等的改善同步改善。拉网板栅、冲网板栅很容易出现生板弯曲的问题，是影响寿命的因素。
固化是活性物质结构形成的重要过程，如同筋的发育。固化有挂片、叠片摆放等。叠片容易出现黑心片等问题。固化参数中的温湿度以及不同位置的均匀性非常重要，是固化的核心点，不同用途的电池设置相适应的固化工艺。带微正压力的固化，既节能又提高性能，有发展前景。
化成的改善
化成有电池化成和极板化成，影响寿命的问题有化成不彻底、过化成、化成不均匀等。活性物质的转换是复杂的过程，涉及到晶粒、微孔、迁移、析气等的变化，反应和结晶过程是需要条件和时间的，工艺要保证它获得足够的条件和时间。
可以在不同阶段给予大电流或小电流，控制形成晶种的多少，从而改变正板PbO2的含量，实现控制PbO2，从而达到提高寿命的目的。
高温化成是一种有前景的化成方式，国外有厂家用过，我们也试验过，值得研究。
电池设计
设计是基于基础数据的，最可靠的基础数据来源于自己的历史数据的积累。这样是最快达到目标的方法。
其途径就是基于数据设计→制造样品→找短板（测试查找最主要的影响寿命的因素）→改进设计→再找短板→再改进设计，直到符合要求。
设计需要考虑全面的因素、经济方面、安全方面、充分考虑客户的使用。
通过解剖电池，能够发现设计缺陷，并通过改进使电池的寿命得到改善。
原材料直接影响质量和寿命。
原辅材料是决定蓄电池质量重要的因素之一，使用差的材料，即使再好的工艺可能也无济于事。看一种材料。
