近年來，隨著環(huán)境污染日益加重，各國越來越重視清潔能源、可再生能源的發(fā)展，儲能作為提高可再生能源穩(wěn)定性的重要技術(shù)支撐，也迎來了長足的發(fā)展。目前業(yè)界最為看好鉛炭電池、液流電池和鋰電池三種儲能技術(shù)用電池，但液流電池成本較高，且技術(shù)成熟度遠(yuǎn)不及另外兩種電池技術(shù)，而鋰離子電池在單體電池一致性方面存在一些問題，因此，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，鉛炭電池有可能成為最為可行的儲能技術(shù)。

鉛炭電池是一種由傳統(tǒng)鉛酸蓄電池演化而來的電池，它成功地將鉛酸蓄電池和超級電容器合二為一，在發(fā)揮超級電容器短時間大容量充電特點的同時，也保持了鉛蓄電池高比能量的優(yōu)勢。除了良好的充放電性能和較長的使用壽命，鉛炭電池還在循環(huán)壽命、性價比、安全性、低溫性能、生產(chǎn)及回收工藝方面都具有明顯優(yōu)勢。

鉛炭電池戰(zhàn)勝鋰電池、液流電池等其他儲能電池的主要原因，是其低廉的度電成本。大多數(shù)儲能技術(shù)以每千瓦或每千瓦時計算出的成本太高，阻礙了其在儲能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。盡管傳統(tǒng)鉛酸電池價格較低，但因較短的循環(huán)壽命，在儲能系統(tǒng)中其度電成本也不具有優(yōu)勢；鋰離子電池雖然單體可以實現(xiàn)幾千次的循環(huán)壽命，但因單體容量小、大量單體成組后的電池組循環(huán)壽命大幅縮短，其儲能系統(tǒng)中其度電成本依然較高。而鉛炭電池的度電成本可低至0.5元/kWh，在規(guī)模化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，F(xiàn)Cp鉛炭電池甚至有望將度電成本降至0.4元以下。

我國的儲能市場目前還處于初級發(fā)展階段，鉛炭電池憑借其優(yōu)異的性價比和良好的經(jīng)濟性能，令其在諸多應(yīng)用中不借助補貼也能實現(xiàn)盈利。在電儲能設(shè)施的獨立市場主體地位被明確后，高性能鉛炭電池被確定為儲能設(shè)備重點攻關(guān)項目也就不足為奇。

技術(shù)優(yōu)勢鉛炭電池是鉛酸電池的創(chuàng)新技術(shù)，相比鉛酸電池有著諸多優(yōu)勢。鉛炭電池有以下優(yōu)勢：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；四是性價比高，比鉛酸電池的售價有所提高，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。此外，鉛炭電池也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢，且擁有非常好的充放電性能90分鐘就可充滿電（鉛酸電池若這樣充、放，壽命只有不到30次）。而且由于加了碳（石墨烯），阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了電池失效的一個因素。

1、正負(fù)極鉛膏采用獨特的配方和優(yōu)化的固化工藝。正極活性物質(zhì)抗軟化能力強，深循環(huán)壽命好，活性物質(zhì)利用率高；負(fù)極鉛膏抗硫化能力強，容量衰減率低，低溫啟動性能好。

2、正極板柵采用新型特制合金和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗腐蝕性能好，電流分布合理，與活性物質(zhì)結(jié)合緊密，大電流性能和充電接受能力強。

3、采用新型電解液添加劑，電池的析氫、析氧過電位高，電池不易失水。

4、當(dāng)電池在頻繁的瞬時大電流充放電工作時，主要由具有電容特性的炭材料釋放或接收電流，抑制鉛酸電池的“負(fù)極硫酸鹽化”，有效地延長了電池使用壽命；

5、當(dāng)電池處于長時間小電流工作時，主要由海綿鉛負(fù)極工作，持續(xù)提供能量；

6、Lead-carbon超級復(fù)合電極高碳含量的介入，使電極具有比傳統(tǒng)鉛酸電池有更好的低溫啟動能力、充電接受能力和大電流充放電性能。

性能方面，鉛炭電池同時具有鉛酸電池和電容器的特點?；钚蕴康募尤?，提升了電池的功率密度，延長了循環(huán)壽命，同時由于活性炭占據(jù)了部分電極空間，導(dǎo)致能量密度降低，也可能增加電極析氣量。在工藝方面，活性炭的加入，增加了調(diào)漿和極片涂布難度?？傮w而言，鉛炭電池性能優(yōu)于普通鉛酸電池，是一種先進(jìn)鉛酸電池，也是鉛酸電池技術(shù)發(fā)展的主流方向。

主要問題

鉛炭電池鉛酸電池能量密集度高，適合作為太陽能和風(fēng)能儲能的后備選項。鉛炭電池的推廣也面臨著成本問題。鉛炭電池的成本費用需要降低成本至每千瓦小時150-200美元才可行。

1.高碳鉛酸電池的炭材料添加量為4%以上，對于普通的鉛酸電池，碳材料的添加量為0.2%以下。那么對于鉛炭電池碳材料的最佳添加量是一個有待探討的問題。

2.鉛粉和碳材料的混合，以何種方式加入才能使碳材料與鉛粉均勻混合，且能夠保證負(fù)極鉛-炭混合材料涂膏的穩(wěn)固性，極板和鉛膏的結(jié)合能力，達(dá)到保證負(fù)極板的強度要求。

3.在進(jìn)行外化成后，負(fù)極板表面有炭材料析出，出現(xiàn)板柵膨脹變形現(xiàn)象。

4.炭材料的加入會加劇負(fù)極析氫問題，使蓄電池失水嚴(yán)重，免維持性能降低，導(dǎo)致蓄電池失效模式發(fā)生改變。

5.炭材料和鉛粉密度相差非常大，添加后負(fù)極板的孔隙率大幅度上升，負(fù)極易被氧化。

解決方案

這電池技術(shù)的進(jìn)一步研究都至關(guān)重要，在材料、設(shè)計和工程系統(tǒng)上的改進(jìn)和成本上的降低都是很必要的。

1.若要使鉛炭電池具有超級電容的效果，炭材料的添加量一定要大于4%，國內(nèi)外研究表明炭材料的添加量可以達(dá)到10%~20%。

2.若保證負(fù)極鉛-炭混合材料涂膏的穩(wěn)固性、極板和鉛膏的結(jié)合能力，必須加入適用于鉛酸電池的粘結(jié)劑，例如pTFE，CMC，氯丁橡膠等。

3.要保證負(fù)極板的強度，首先在和膏時要保證鉛膏濕密度，鉛膏濕密度在4.2~4.5g/cm3最佳。加入適量粘結(jié)劑或短纖維，采用機器涂膏以增加涂膏壓力都可以達(dá)到保證極板強度的目的。

4.為防止化成時炭材料的損失和板柵膨脹變形，可以采用內(nèi)化成工藝，注意內(nèi)化成的電流設(shè)計工藝應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

5）對于負(fù)極析氫問題，可以向負(fù)極活性物質(zhì)中添加適量的抑制析氫添加劑，例如氧化銀，鋅的化合物等。

6）在防止負(fù)極氧化方面，可以采取內(nèi)化成工藝：若是做外化成，則要適當(dāng)延長無氧干燥時間。

鉛炭電池的未來分析

鉛炭電池是一種由傳統(tǒng)鉛酸蓄電池演化而來的先進(jìn)技術(shù)電池。之所以稱之為“先進(jìn)”，是因為鉛炭電池將鉛酸蓄電池和超級電容器二合為一，在發(fā)揮超級電容器短時間大容量充電特點的技術(shù)上，保持了鉛蓄電池高比能量的優(yōu)勢，從而擁有良好的充放電性能及較長的使用壽命。除了性能方面的優(yōu)勢，鉛炭電池還在循環(huán)壽命、性價比、安全性、低溫性能、生產(chǎn)及回收工藝方面都具有明顯優(yōu)勢。

近年來，鉛炭電池技術(shù)得到了長足的發(fā)展，國內(nèi)多家電池企業(yè)也正在逐步完善鉛炭電池領(lǐng)域的布局。雙登集團是較早進(jìn)行鉛炭電池研發(fā)的企業(yè)之一。從2009年開始，雙登集團就不斷在材料、合金配制、板柵結(jié)構(gòu)、原料配比等多方面進(jìn)行研究調(diào)整，并研發(fā)出高循環(huán)壽命的鉛炭儲能電池產(chǎn)品。

目前，雙登鉛炭儲能電池已經(jīng)應(yīng)用在IDC機房后備電源、風(fēng)光儲一體化電站等多個項目中。2014年6月，圣陽股份與日本古河共同開發(fā)鉛炭電池技術(shù)，該電池的循環(huán)次數(shù)可達(dá)到鋰離子電池的1.5倍、普通鉛蓄電池的2倍以上。圣陽股份將這項技術(shù)應(yīng)用于儲能、備用電源、通信基站電源等領(lǐng)域，并具備了批量生產(chǎn)能力。南都電源研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在多個國內(nèi)儲能示范項目中，這些示范項目良好的運行也再次驗證了鉛炭電池系統(tǒng)的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和可靠性。下一階段，南都電源將在新能源儲能領(lǐng)域進(jìn)行鉛炭電池的商業(yè)化推廣，使這項擁有良好市場前景的技術(shù)真正為企業(yè)帶來更大的利潤。

盡管鉛炭電池在技術(shù)、應(yīng)用等方面已經(jīng)得到較快發(fā)展，但其中碳材料的性能仍然是影響鉛炭電池整體性能的主要因素之一。據(jù)中國人民解放軍防化研究院曹高萍博士介紹，鉛炭電池負(fù)極板中的多孔炭與鉛活性物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，顯著提高極板比表面積和穩(wěn)定性，從而提高電池循環(huán)壽命和充放電能力。

因此，對碳材料在鉛炭電池中作用機制的深入研究，將進(jìn)一步提升鉛炭電池的性能。未來，對高性能碳材料的深入研究和應(yīng)用開發(fā)仍將成為相關(guān)研究工作的重點，這也將進(jìn)一步提高鉛炭電池的性能，實現(xiàn)其在儲能等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。