鉛炭電池好不好？

什么是鉛炭電池？鉛炭電池與鉛酸蓄電池有什么關(guān)系？應(yīng)該是很多朋友想要了解的。在電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用和混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域，通常電池要在高電流密度條件下循環(huán)，即高倍率充放電操作，使得鉛酸電池常常由于負(fù)極硫酸鹽化而失效，從而極大地影響鉛酸電池的使用壽命。而鉛炭電池就是在傳統(tǒng)鉛酸電池的基礎(chǔ)上加入碳，極大地提高了鉛酸電池的壽命。

鉛炭電池性能

鉛炭電池充電時(shí)間為鉛酸電池的八分之一，循環(huán)壽命為鉛酸電池的四倍以上，與鋰離子電池相比，也具有低溫性能好、成本低、生產(chǎn)及回收工藝成熟等優(yōu)勢(shì)，倍率性能也大大提高，鉛炭電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始走向成熟。

我國(guó)科學(xué)院院士楊裕生認(rèn)為憑借低成本、安全、原料易得、可靠、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟等顯著優(yōu)勢(shì)，鉛炭電池已經(jīng)成功應(yīng)用于城市微電網(wǎng)、風(fēng)光儲(chǔ)能電站、風(fēng)電路燈等系統(tǒng)，還能為各種電動(dòng)汽車供應(yīng)動(dòng)能，是符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)布局和制造水平的一種儲(chǔ)能電池。

鉛炭電池的構(gòu)成

鉛炭電池是一種特殊的電容型鉛酸電池，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池單體是由一個(gè)二氧化鉛正極板和一個(gè)海綿狀鉛負(fù)極板組成，而不對(duì)稱超級(jí)電容器則是由二氧化鉛正極板和碳負(fù)極板組成。由于二者有共同的正極板，因此可以將二者復(fù)合在同一電池體系內(nèi)，即形成所謂的鉛炭電池。

鉛炭電池的優(yōu)缺點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)鉛酸電池，鉛炭電池在負(fù)極加入了碳材料。碳材料的加入加速了轉(zhuǎn)化過(guò)程中活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，活性炭表面形成了新的活性中心，降低了極板充電過(guò)程中的極化，并抑制硫酸鉛顆粒長(zhǎng)大，有利于硫酸鉛的還原。所以在鉛酸蓄電池中加入適量的碳能夠有效抑制硫酸鉛晶體在負(fù)極表面的積累，減緩硫酸鹽化的趨勢(shì)，使得電池循環(huán)的壽命顯著新增。

同時(shí)，與在高倍率充放電過(guò)程中，超級(jí)電容器能夠快速供應(yīng)和吸收電荷，發(fā)揮緩沖器的用途。因此與超級(jí)電容器的配合提高了電池的功率，延長(zhǎng)了電池循環(huán)壽命。

儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成

儲(chǔ)能系統(tǒng)中，除了電池的應(yīng)用以外，還涉及到了電池管理系統(tǒng)（BMS）以及過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）等。BMS重要用于估測(cè)動(dòng)力鋰電池組的荷電狀態(tài)，即電池剩余電量；在電池充放電過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等，是電池能量管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。圖2展示了儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的示意圖。

鉛炭電池的優(yōu)缺點(diǎn)

當(dāng)儲(chǔ)能電站配合光伏并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，光伏組件首先利用太陽(yáng)能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，之后對(duì)電池組進(jìn)行充電，通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電；BMS根據(jù)日照強(qiáng)度與負(fù)載的變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)蓄電池組的充放電狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)保持了持續(xù)性和穩(wěn)定性。

電池組在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中起到了能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載的重大用途。它在用電低谷時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，以備供電不足時(shí)使用。而鉛炭電池本身更好的充放電接收能力（100%深度放電后，以2.35V/單位恒壓限流0.15C10（A）充電10小時(shí)，充電量在放出電量的98%以上）；極低的自放電；以及70%DOD預(yù)期循環(huán)壽命4000次、可回收的特性，使得鉛炭電池相關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池更具有優(yōu)勢(shì)。

鉛炭電池成本分析

由第一部分分析可知，鉛炭電池是由傳統(tǒng)的鉛酸電池與超級(jí)電容器結(jié)合出現(xiàn)的新型鉛酸電池，另外，在實(shí)踐中，由于因此鉛炭電池的成本與價(jià)格受到一系列要素價(jià)格的影響，包括：活性炭?jī)r(jià)格與供給量、鉛價(jià)格波動(dòng)、電容器價(jià)格以及其他因素例如添加劑石墨烯等。

從各項(xiàng)原材料影響程度來(lái)看，理論上鉛炭電池價(jià)格很大程度是由鉛價(jià)格來(lái)決定的，關(guān)于鉛的需求彈性較小，鉛價(jià)的波動(dòng)很可能造成鉛炭電池成本的新增。但另一方面，通常公司對(duì)下游客戶存在價(jià)格聯(lián)動(dòng)，有時(shí)間差，所以鉛價(jià)的波動(dòng)也有可能給雙方帶來(lái)盈利。至于導(dǎo)電性、延展性能都很好的石墨烯，相比于活性炭而言，由于其高昂的價(jià)格，使得鉛炭電池目前關(guān)于石墨烯的需求彈性較大，在加工過(guò)程中，更為普遍的做法是加入一定量的活性炭來(lái)對(duì)傳統(tǒng)鉛酸電池性能進(jìn)行改善。

鉛酸電池應(yīng)用

由于使用了鉛炭技術(shù)，鉛炭電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，同時(shí)又具有與傳統(tǒng)鉛酸電池相近的低廉價(jià)格優(yōu)勢(shì)及成熟的工業(yè)制造基礎(chǔ)，在各種應(yīng)用領(lǐng)域有著極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)。

由于鉛炭電池是在傳統(tǒng)的鉛酸電池上發(fā)展起來(lái)的，它具有很多優(yōu)勢(shì)：一是充電快，提高8倍充電速度；二是放電功率提高了3倍；三是循環(huán)壽命提高到6倍，循環(huán)充電次數(shù)達(dá)2000次；四是性價(jià)比高，比鉛酸電池的售價(jià)有所提高，但循環(huán)使用的壽命大大提高了；五是使用安全穩(wěn)定，可廣泛地應(yīng)用在各種新能源及節(jié)能領(lǐng)域。隨著產(chǎn)量增高，鉛炭電池的成本隨著規(guī)模效應(yīng)提升而進(jìn)一步下降，未來(lái)的應(yīng)用前景更加廣闊。