随着我国叉车行业再现超预期上升，各类产品以及国内外市场均取得优异表现。其中，电动叉车占比稳步提升。与此同时，面对日益严峻的能源形势和环保压力，以及新能源汽车发展、锂电技术日趋成熟等外部条件带来的机遇，锂电叉车正在迎来大好的市场时机。那么电动叉车锂电与铅酸蓄电池的差别有什么？哪一个好？特点如下：

1.相关于铅酸和镍镉等大型电池，锂离子电池不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素，无公害。充电时，也不会萌生类似于铅酸蓄电池的“析氢”现象，不会腐蚀电线端子和电池箱体，环保可靠。磷酸铁锂离子电池寿命长达5~10年，无记忆效应，无需频繁更换;

2.充放电同口，同一个安德森插头处理了充电异口方式所萌生的充电时叉车可以开动的重大安全问题;

3.锂离子电池包具备智能的锂离子电池管理和保护电路-bMS，可有效的对电池电量低，短路，过充，高温等故障进行自动切断主回路，并可进行声(蜂鸣器)光(显示器)报警，传统的铅酸蓄电池不具备以上功能;

4.三重安全防护保障。我们采用在电池之间，电池的内部总输出，总母线输出三处安置智能监测和保护装置，可以实时的监测及对电池的特殊状况下进行切断保护。5.锂离子电池可以作为用众多物料设备中的一个，并入广阔的物联网系统之中，及时告知电池是不是要维护或更换，并对其进厂的时间，充放电次数等自动进行统计汇总;

6.关于特种行业，例如机场，大型仓储物流中心等，锂离子电池可采用“快充模式”进行充电，即在午休的1~2个小时内，将电池的电量补满，保持宇锋叉车车辆的满负荷，不间断工作;

7.免维护,可自动充电。锂离子电池自装箱之后，就无需再进行任何的专用水液灌注、定期放电等工作，其独有的恒时主动有源均衡技术大大减轻了现场人员的工作量及节省巨大的人工费用;

8.锂离子电池惟有同等容量铅酸蓄电池的1/4重，体积也惟有同等容量铅酸蓄电池的1/3。由此，带来的车辆同等电量下可运行的里程数新增20%以上

9.锂离子电池充电效率高达97%以上(铅酸蓄电池效率惟有80%)，无记忆。以500AH电池包为例，每年可比铅酸蓄电池节省充电费用千元以上
其实直到今朝，铅酸电池由于采购成本较低，仍旧是内部物流行业的首选。然而，锂离子电池的继续改进以及相关加工成本降低正在引起业界专业人士的重新沉思。越来越多的客户正在依赖配备这种先进技术的叉车来解决其内部物流任务。

磷酸铁锂离子电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料重要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。

介绍

磷酸铁锂离子电池属于锂离子二次电池，一个重要用途是用作动力锂电池，相对NI-MH、Ni-Cd电池有很大优势。

磷酸铁锂离子电池充放电效率较高，倍率放电情况下充放电效率可达90%以上。而铅酸电池约为80%。

七大优势1.安全性能的改善

磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂相同结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象，但未出现一例爆炸事件，而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电，发现依然有爆炸现象。虽然如此，其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂离子电池，已大有改善。

2、寿命的改善

长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂动力锂电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是新半年、旧半年、维护维护又半年，最多也就1~1.5年时间，而磷酸铁锂离子电池在同样条件下使用，理论寿命将达到7~8年。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。

3、高温性能好
磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广（-20C--+75C），有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

4、大容量

具有比普通电池（铅酸等）更大的容量。5AH-1000AH（单体）

5、无记忆效应

可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂离子电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。

6、重量轻

同等规格容量的磷酸铁锂离子电池的体积是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。

7、环保

该电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属（镍氢电池需稀有金属），无毒（SGS认证通过），无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证。所以锂离子电池之所以被业界看好，重要是环保考量，因此该电池又列入了十五期间的863国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着我国加入WTO，我国电动自行车的出口量将迅速增大，而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。

磷酸铁锂离子电池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度小，等容量的磷酸铁锂离子电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力锂电池时，磷酸铁锂离子电池和其他电池相同，要面对电池一致性问题。

动力锂电池的比较

目前最有希望应用于动力型锂离子电池的正极材料重要有改性锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFePO4）和镍钴锰酸锂（Li(Ni,Co,Mn)O2）三元材料。镍钴锰酸锂三元材料由于钴的资源缺乏与镍、钴成高和价格波动大等原因，普遍认为很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流，但可以与尖晶石锰酸锂在一定范围内混合使用。

行业应用及发展

由于磷酸铁锂动力锂电池具有上述特点，并且生产出各种不同容量的电池，很快得到广泛地应用。它重要应用领域有：

大型电动汽车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等；

轻型电动汽车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；

电动工具：电钻、电锯、割草机等；

遥控汽车、船、飞机等玩具；

太阳能及风力发电的储能设备；

UPS及应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）；

替代照相机中3V的一次性锂离子电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）；

小型医疗仪器设备及便携式仪器等。

日本和韩国近几年重要开发以改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料为正极材料的动力型锂离子电池，如丰田和松下合资成立的PanasonicEV能源公司、日立、索尼、新神户电机、NEC、三洋电机、三星以及LG等。美国重要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力型锂离子电池，如A123系统公司、Valence公司，但美国的重要汽车厂家在其PHEV与EV中却选择锰基正极材料体系动力型锂离子电池，并且据说美国A123公司在考虑进军锰酸锂材料领域，而德国等欧洲国家重要采取和其它国家电池公司合作的方式发展电动汽车，如戴姆勒奔驰和法国Saft联盟、德国大众与日本三洋协议合作等。目前德国的大众汽车和法国的雷诺汽车在本国政府的支持下也正在研发和生产动力型锂离子电池。

缺点

一种材料是否具有应用发展潜力，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、公司甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，重要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来重要有以下几点：

1

在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的重要原因。

2

磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂离子电池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

3

材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li，Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。

4

产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

5

知识产权问题。最早的有关磷酸铁锂专利申请在1993年六月二十五日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)获得，并于同年八月十九日公布申请结果。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，假如成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。

此外，从研发和生产锂离子电池的相关经验来看，日本是锂离子电池最早商业化的国家，并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先，但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产公司。因此，日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更加有其道理。即使是在美国，利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半，联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题，很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。假如能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题，凭借其低成本与高倍率性能的优势，在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力。

在金属交易市场，钴（Co）最贵，并且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较便宜，而铁（Fe）最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。

作为充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂离子电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力锂电池。

随着太阳能的使用越来越广泛，光伏离网系统里对储备电源的使用要求也越来越高，目前在光伏运用系统里胶体电池的运用已成为主流。现对胶体电池和AGM电池做出以下比较分析。

当今阀控式密封蓄电池(VRLA)有两类，即分别采用玻璃纤维隔板(AGM)和硅凝胶(Gel)两种不同方式来固定硫酸电解液。它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的，但给阳极析出的氧到达阴极供应的通道是不同的，因而二种电池的性能各有千秋。

一、历史的简单回顾

铅酸蓄电池从问世到如今，一直是特种民用领域中使用最广泛的化学电源。由于它使用硫酸电解液，运输过程中会有酸液流出，充电时会有酸雾析出来，对环境和设备造成损害，人们就试图将电解液固定起来，将电池密封起来，于是使用胶体电解液的铅酸蓄电池应运而生。

初期的胶体蓄电池使用的胶体电解液是由水玻璃制成的，然后直接加到干态蓄电池中。这样虽然达到了固定电解液或减少酸雾析出的目的，但却使电池的容量较原来使用自由电解液时的电池容量要低20%左右，因而没有被人们所接受。

我国在50年代也开展了初期胶体电池的研制工作，到60年代末也就基本上停止了。然而70年代后期至80年代，国内又有一些非电池行业界的人利用媒体大肆鼓吹自己发明了固体电解质的蓄电池，宣称使电池容量和寿命提高1倍。这种经不起事实检验的肥皂泡式的发明创造，不仅未能使蓄电池性能有所提高，而且还败坏了胶体蓄电池的名声。

几乎在研制胶体电池的同时，采用玻璃纤维隔膜的阴极吸收式密封蓄电池却诞生了，它不但使蓄电池消除了酸雾，而且还表现出内阻小、大电流放电特性好的优点。因而在国民经济中，尤其是原来使用固定型蓄电池的场合，得到了迅速的推广和应用，于是人们就把胶体蓄电池抛在脑后了。

80年代，德国阳光公司的胶体密封蓄电池产品进入我国市场，多年来使用效果表明它的性能确实不同于以前的胶体蓄电池。这就迫使人们要重新认识胶体蓄电池。

本文将根据近年来的两种阀控式密封蓄电池的研制、生产和使用效果对它们进行比较，供选用电池的同事们作参考。

二、电池的工作原理

不论是采用玻璃纤维隔膜的阀控式密封蓄电池(以下简称AGM密封蓄电池)还是采用胶体电解液的阀控式密封蓄电池(以下简称胶体密封蓄电池)，它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的。

电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气。正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。负极析氢则要在充电到90%时开始，再加上氧在负极上的还原用途及负极本身氢过电位的提高，从而防止了大量析氢反应。

对AGM密封蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液，但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。

对胶体密封蓄电池而言，电池内的硅凝胶是以SiQ质点作为骨架构成的三维多孔网状结构，它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间，给正极析出的氧供应了到达负极的通道。

由此看出，两种电池的密封工作原理是相同的，其差别就在于电解液的固定方式和供应氧气到达负极通道的方式有所不同。

三、电池结构和工艺上的重要差异

AGM密封蓄电池使用纯的硫酸水溶液作电解液，其密度为1.29—1.3lg/cm3。除了极板内部吸有一部分电解液外，其大部分存在于玻璃纤维膜之中。为了给正极析出的氧供应向负极的通道，必须使隔膜保持有10%的孔隙不被电解液占有，即贫液式设计。为了使极板充分接触电解液，极群采用紧装配的方式。

另外，为了保证电池有足够的寿命，极板应设计得较厚，正板栅合金采用pb-q2w-Srr--A1四元合金。

胶体密封蓄电池的电解液是由硅溶胶和硫酸配成的，硫酸溶液的浓度比AGM式电池要低，通常为1.26～1.28g/cm3。电解液的量比AGM式电池要多20%，跟富液式电池相当。这种电解质以胶体状态存在，充满在隔膜中及正负极之间，硫酸电解液由凝胶包围着，不会流出电池。

由于这种电池采用的是富液式非紧装配结构，正极板栅材料可以采用低锑合金，也可以采用管状电池正极板。同时，为了提高电池容量而又不减少电池寿命，极板可以做得薄一些。电池槽内部空间也可以扩大一些。

四、电池放电容量

初期的胶体蓄电池的放电容量只有富液式电池的80%左右，这是由于使用性能较差的胶体电解液直接灌人未加改动的富液式电池之中，电池的内阻较大，电解质中离子迁移困难引起的。

近来的研究工作表明，改进胶体电解液配方，控制胶粒大小，掺人亲水性高分子添加剂，降低胶液浓度提高渗透性和对极板的亲合力，采用真空灌装工艺，用复合隔板或AGM隔板取代橡胶隔板，提高电池吸液性;取消电池的沉淀槽，适度增大极板面积活性物质的含量，结果可使胶体密封电池的放电容量达到或接近开口式蓄电池的水平。

AGM式密封蓄电池电解液量少，极板的厚度较厚，活性物质利用率低于开口式电池，因而电池的放电容量比开口式电池要低10%左右。与当今的胶体密封电池相比，其放电容量要小一些。

五、电池内阻及大电流放电能力

蓄电池的内阻是由欧姆内阻、浓差极化内阻、电化学极化内阻组成的。前者包括极板、铅零件、电解液、隔极电阻。AGM密封蓄电池所用的玻璃纤维隔板具有90%的孔率，硫酸吸附其内，且电池采用紧装配形式，离子在隔板内扩散和电迁移受到的阻碍很小，所以AGM密封蓄电池具有低内阻特性，大电流快速放电能力很强。

胶体密封蓄电池的电解液是硅凝胶，虽然离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中的扩散速度，但离子的迁移和扩散要受到凝胶结构的影响，离子在凝胶中扩散的途径越弯曲，结构中孔隙越狭窄，所受到的阻碍也越大。因而胶体密封蓄电池内阻要比AGM密封蓄电池要大。

然而试验结果表明胶体密封蓄电池的大电流放电性能仍然很好，完全满足有关标准中对密封电池大电流放电性能的要求。这可能是由于多孔电极内部及极板附近液层中的酸和其他有关离子的浓度在大电流放电时起到关键性的用途。

六、热失控

热失控指的是：电池在充电后期(或浮充状态)由于没有及时调整充电电压，使电池的充电电流和温度发生一种累积性的相互增强用途，此时电池的温度急剧上升，从而导致电池槽膨胀变形，失水速度加大，甚至电池损坏。

上述现象是AGM密封蓄电池在使用不当时而出现的一种具有很大破坏性的现象。这是由于AGM密封蓄电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入，因而电池内部的导热性差，热容量小。充电时正极出现的氧到达负极和负极铅反应时会出现热量，如不及时导走，则会使电池温度升高;如若没有及时降低充电电压，则充电电流就会加大，析氧速度增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引起热失控现象。

关于开口式蓄电池而言，由于不存在阴极吸收氧气现象，再加上其电解液量比较大，电池散热容易，热容量也大，当然不会出现热失控现象。胶体密封蓄电池的电解液量用得和开口式蓄电池相当，极群周围及与槽体之间充满凝胶电解质，有较大的热容量和散热性，不会出现热量积累现象。

德国阳光公司的胶体密封蓄电池进入我国市场已有十余年，几家代理商均说没有听到用户反映电池有热失控现象。

七、使用寿命

影响阀控式密封蓄电池使用寿命的因素很多，既有电池设计和制造方面的因素，又有用户使用和维护条件方面的因素。就前者而言，正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度乃是两个最重要的因素。由于正板栅的厚度加大，采用pb—Ca—Sn--Al四元耐蚀合金，则根据板栅腐蚀速度推算，电池的使用寿命可达10～15年。然而从电池使用结果来看，水损耗速度却成为影响密封电池使用寿命的最关键性因素。

关于AGM密封蓄电池而言，由于采用贫液式设计，电池容量对电解液量极为敏感。电池失水10%，容量将降低20%;损失25%水份，电池寿命结束。然而胶体密封蓄电池采用了富液式设计，电解液密度比AGM密封蓄电池低，降低了板栅合金腐蚀速度;电解液量也比后者多15%～20%，对失水的敏感性较低。这些措施均有利于延长电池使用寿命。根据德国阳光公司供应的资料，胶体电解液所含的水量足以使电池运行12～14年。电池投入运行的第一年，水损耗4%—5%，随后逐年减少，4年之后总的水耗损只有2%。Op2V型密封电池在2.27V/单体条件下浮充运行10年后，其容量还有90%。从国内一些邮电通信部门的反映来看，虽然阳光公司的胶体密封蓄电池售价较高，但其使用寿命却长于国产的AGM密封蓄电池。

八、氧气复合效率

复合效率是指充电时正极出现的氧气被负极吸收复合的比率。充电电流、电池温度、负极特性和氧气到达负极的速度等因素，均会影响密封电池的气体复合效率。

根据德国阳光公司供应的胶体密封蓄电池产品说明书介绍，胶体密封蓄电池产品使用初期，氧复合效率较低，但运行数月之后，复合效率可达95%以上。这种现象也可以从电池的失水速度得到验证，胶体密封蓄电池运行第一年失水速度较大，达到4%～5%，以后逐渐减少。造成上述特性的重要原因，看来胶体电解质在形成初期，内部没有或极少有裂缝，没有给正极析出的氧供应足够的通道。随着胶体的逐渐收缩，则会形成越来越多的通道，那么氧气的复合效率必然逐渐提高，水损耗也必然减少。

AGM式密封蓄电池隔膜中有不饱和空隙，供应了大量的氧气通道，因而其氧气复合效率很高，新电池可以达到98%以上。

九、选用货真价实的胶体密封蓄电池

以上谈及的胶体密封蓄电池的一些特性，乃是当今国内外新一代胶体密封蓄电池才具有的性质。这种电池使用的胶体电解质在性能上有别于早期胶体电池使用的胶体电解质，后者是用普通水玻璃制成的，或由一般市售的硅溶胶配成的。此外，新一代胶体密封蓄电池的结构和选材上也不同于一般的蓄电池。

从目前的国内外技术发展水平来看，做一个胶体蓄电池是不难的，然而要做一个好的胶体密封蓄电池却是不容易的，其中的技术诀窍是任何厂家都不愿透露的。用户在选用胶体密封蓄电池时，务必小心从事。