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高比能量密閉電池

創新成果報告
　  一． 前言和實施背景
　  1）前言
　  浙江海久電池股份有限公司（ZHEJANG HAIJIU BATTERY CO.,LTD。)是一家中外合資企業，其前身為浙江海久電池有限公司，公司專業研發、生產、銷售各種蓄電池，以“海久”牌系列鉛酸蓄電池為主導產品，致力于無鎘高性能密閉小型啟動及動力型電池的開發和生產，是目前國內規模最大的摩托車電池制造廠家之一，據中國電器工業協會鉛酸蓄電池分會最新統計，2008年摩托車用電池系列產品的產量位居全國第一。“海久”商標為浙江省著名商標，“海久”牌系列鉛酸蓄電池為國家免檢產品、浙江省名牌產品，主要應用于： 摩托車、 電動車、 水上摩托艇、ATV等勁量體育運動產品及割草機、JUMPSTAR等領域。公司先后通過ISO9001質量管理體系認證、14001環境管理體系認證、清潔生產審核，歐洲CE認證、美國UL認證和SGS認證,并獲得信息產業部頒布的通信設備入網許可證、國際標準合格證、出口產品質量許可證、AAA級標準化良好行為企業、計量檢測體系合格證、全國工業產品生產許可證等一系列證書。 
　  技術創新是企業發展的源動力。公司組建了一支專業的研發團隊，擁有一流的電氣性能試驗室和化學分析試驗室，研發、技術中心被認定為省、市級企業研發、技術中心；為浙江省高新技術企業，湖州市優質企業；公司研發創新能力不斷增強，共獲得22項專利,其中發明3項，實用新型15項，外觀設計4項；受理專利5項。 
　  2）實施背景
　  鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特(Plante)發明的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發明后，在化學電源中一直占有絕對優勢。它的發展經歷了四個階段：普通鉛酸蓄電池、干荷電電池、免維護電池、密閉電池。普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構成，電解液是硫酸的水溶液，它的主要優點是電壓穩定、價格便宜；缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。干荷蓄電池的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點是負極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態下，能在兩年內保存所得到的電量，使用時，只需加入電解液，等過20—30分鐘就可使用。免維護蓄電池由于自身結構上的優勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水，它具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。密封鉛酸蓄電池和傳統的敞開型電池相比，具有以下的特點：密封程度高，電解液象凝膠一樣被吸收在高孔率的隔離板內，不會輕易流動；電池的板柵采用無銻鉛合金，電池的自放電系數很小；電池的正負極板完全被隔離板包圍，有效物質不易脫落，使用壽命長；其體積比老式電池小，而容量卻比老式敞開型電池高；電池在長期運行中無需補充任何液體，同時在使用過程中不會產生酸霧，氣體，維護工作量極小；電池的內阻較小，大電流放電的特性好。
　  本公司創新開發的高比能量密閉電池主要應用于電力，交通，通訊，軍事等領域，其對電池有很高的要求；電池在恒壓下要有強大的能量輸出，瞬間啟動電流大，具有高的輸出功率，同時要求電池的重量輕，體積小，即要求電池具有高的比能量。根據市場調查，高比能量電池的市場需求為100億元/年，市場前景廣闊。
　  二． 成果的內涵和具體做法
　  1）技術路線
　  高比能量密閉電池的技術路線為；1、設計改進；板珊結構的改進，薄片技術的應用，焊接技術的創新，COS鑄焊技術的應用，可大大改善焊接質量，提高性能。2、工藝改進；對合膏配方的改進，極大地改善電池的充電和放電性能。
　  2）工藝的合理性和成熟性，關鍵技術的先進性和效果論述：
　  高比能量密閉電池在技術及工藝上有很大的創新，鉛膏配方的改進，使電池在恒壓充電下，接受電流有了很大的提高，而放電時由于極板的孔率增多，放電電壓較高，就能輸出更高的能量；薄片技術的應用減少了極板的歐姆電阻，提高了導電性，減輕了電池的重量，既節約了成本，也極大地減少了資源消耗；焊接技術的改進，使極群組、極柱、嵌件三者一次成型的強度和連接效果增強，極大地提高了蓄電池通過大電流的能力。對整個蓄電池行業的發展和技術創新及我司的快速壯大都有非常重要的意義。
　  生產工藝：高比能量密閉電池生產工藝流程圖
　  
　  
　  成熟性：產品已完成小試進入中試生產，并經過鑒定，經用戶使用及浙江省方圓檢測集團股份有限公司檢測，技術指標符合《Q/ZHJ003-2008利溫控極群焊接的鉛酸高能密閉蓄電池》用企業標準。
　  關鍵技術：
　  高比能量密閉電池在技術上有重大突破：鉛膏配方的改進、薄片技術的采用和焊接方法的創新是其關鍵所在。
　  A、鉛膏配方的改進主要是在正極板的鉛膏配方中加入適量的導電性能良好的各向異性石墨和作為晶核的紅丹粉；在負極板的鉛膏配方中加入適量的有機柔料和腐植酸；
　  B、薄片技術的應用，主要是將板柵的厚度控制在1.1mm左右，對板柵的柵格形狀、尺寸及合片進行重新設計調整，并增加豎筋數量；
　  C、焊接技術的創新，主要是對極群和過橋件采用我司自制并擁有知識產權的COS鑄焊技術一次成型和同樣擁有自主知識產權的含嵌件一次成形極柱的制作方法和鑄焊模。
　  3）產品技術性能水平與國內外同類產品的比較
　  根據調查和資料查新發現，目前國外著名電池廠家如美國BB，CSB和日本湯淺都在研究這一產品，有些已有產品；如BB的EVB系列，湯淺的NP系列都屬于這一產品系列，而國內卻很少有廠家研究及產品，技術上的瓶頸是最大的原因。
　  與國內外同類產品比較：
　  指標
　  
　  單位 放電時間(終止電壓為10.20V)
　  5min 10min 15min
　  電池輸出能量(W)
　  國內MM高比能量密閉電池 943 587 434
　  美國HD高比能量密閉電池 1057 686 498
　  海久高比能量密閉電池 1262 776 583
　  與現有的普通密閉電池的性能對比如下：
　  序號 比較內容 普通密閉電池 高比能量密閉電池 對比結果
　  1 重量比能量 30Wh/Kg ≥40Wh/Kg 比能量增大
　  2 充電特性 5~10h 2~5h 充電時間縮短
　  3 放電特性 3~10C 10~20C 放電倍率提高
　  4 低溫特性 -10℃ -18℃ 低溫性能提高
　  三． 成果實施后所產生的效果
　  1）成果的技術鑒定文件或產品性能檢測報告、產品鑒定證書
　  高比能量密閉電池在2008年8月22日，通過了由浙江省經濟貿易委員會委托，湖州市經濟委員會組織的專家委員會的驗收，驗收委員會聽取了海久電池的技術報告，審查了驗收資料，一致同意高比能量密閉電池為浙江省技術創新項目。鑒定報告見附件。
　  高比能量密閉電池在2008年8月11日有浙江省方圓檢測集團股份有限公司檢測，技術指標符合《Q/ZHJ003-2008利溫控極群焊接的鉛酸高能密閉蓄電池》用企業標準。經用戶使用，反映良好，具有較好的經濟和社會效益，具備了批量生產條件，可以投入批量生產。
　  2）產品質量的穩定性，以及在價格、性能等方面被用戶認可的情況等
　  該產品的技術質量經吳江舒馬克，美國UPG等單位的使用，反映良好，產品質量穩定，技術性能能夠達到用戶的要求。在價格方面，本產品定價118元/只，與美國BB公司和日本湯淺公司的同類產品，具有極強的價格竟爭優勢。
　  3）核心技術的知識產權情況。
　  產品由本公司自主開發，具有項目產品核心的技術自主知識產權。高比能量密閉電池在開發過程中，對創新點已申報專利；發明專利“一種溫度控制的小型鉛酸電池極群焊粘接方法”，專利號為ZL200410025296.9。發明專利“含嵌件一次成形極柱的制作方法及其鑄焊模”,申請號為200610053122.2。實用新型專利”極板中含有嵌件的極群組及鑄焊模”,專利號為ZL200620107046.4。
　  4）財務分析
　  通過財務分析，該項目銷售收入為3036萬元，利稅為865.57萬元；項目財務內部收益率為66.54%；項目靜態投資回收期為33個月；動態回收期為36個月；投資利潤率為75.35%，投資利稅率為103.02%，年銷售利稅率為28.28%；盈虧平衡點為47.04%。評價結論認為該項目可行。
　  四． 持續改進措施
　  1） 繼續對工藝進行改進
　  根據用戶使用情況反饋，將對合膏配方進一步完善，使產品性能更好；將對生產工藝進一步細化，使產品質量更穩定。
　  2） 對板柵薄片技術的應用
　  根據成功的板柵薄片技術，推廣應用到其他產品系列，使資源節約做得更好。
　  3） 加大技術創新的力度
　  將進一步加大技術創新的力度，通過技術創新實現企業的穩步可持續發展。
　  
　  
　  浙江海久電池股份有限公司
　  2010年8月16日