鉛炭電池

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進(jìn)出來的技術(shù)，它是在鉛酸電池的負(fù)極中加入了活性碳，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。

鉛炭電池是一種新型的超級(jí)電池，是將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者合一：既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢(shì)，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，改善了過去電池失效的一個(gè)因素，更延長了電池壽命。

鉛炭電池原理

美國賓夕法尼亞州的Axionpower公司研發(fā)的一種基于鉛碳技術(shù)的新型蓄電池，也就是鉛碳電池，就是將高比表面碳材料（如活性碳、活性碳纖維、碳?xì)饽z或碳納米管等）摻入鉛負(fù)極中，發(fā)揮高比表面碳材料的高導(dǎo)電性和對(duì)鉛基活性物質(zhì)的分散性，提高鉛活性物質(zhì)的利用率，并能抑制硫酸鉛結(jié)晶的長大。原理和超級(jí)電池相似，它是另一類的超級(jí)電池。將碳材料加入到負(fù)極板中發(fā)揮其超級(jí)電容的瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，在高倍率充/放電期間起到緩沖器的作用，有效地保護(hù)負(fù)極板，抑制“硫酸鹽化”現(xiàn)象。

鉛碳電池相比鋰電池有什么優(yōu)缺點(diǎn)

鉛碳電池是一種新型的超級(jí)電池，是將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者合一：既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢(shì)，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，改善了過去電池失效的一個(gè)因素，更延長了電池壽命。

鉛碳電池是將非對(duì)稱超級(jí)電容器與鉛酸電池采用內(nèi)并聯(lián)方式兩者合一的混合物，作為一種新型的超級(jí)電池，鉛碳電池是將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者技術(shù)的融合，是一種既具有電容特性又具有電池特性的雙功能儲(chǔ)能電池。因此既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間功率性大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的能量優(yōu)勢(shì)，一個(gè)小時(shí)就可充滿電。擁有很好的充放電性能。由于使用了鉛碳技術(shù)，鉛碳電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，可應(yīng)用于新能源車輛中，如：混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)自行車等領(lǐng)域；也可用于新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域，如風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能等。Lead-carbon電池具有與傳統(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)的競爭力優(yōu)勢(shì)。

這種混合技術(shù)能夠在車輛加速和制動(dòng)期間快速地輸出和輸入電荷，特別適合于微混合動(dòng)力車的“停止一啟動(dòng)”系統(tǒng)。鉛碳電池可以提高原來鉛酸蓄電池的功率，延長使用壽命。

特性：

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

鉛碳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(shì)；

鉛碳電池有以下優(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。此外，鉛碳電池也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢(shì)，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(gè)因素。

1、正負(fù)極鉛膏采用獨(dú)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(qiáng)，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(qiáng)，容量衰減率低，低溫啟動(dòng)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(jì)，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(qiáng)。

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(shí)大電流充放電工作時(shí)，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(shí)間小電流工作時(shí)，主要由海綿鉛負(fù)極工作，持續(xù)提供能量；

6、Lead-carbon超級(jí)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(dòng)能力、充電接受能力和大電流充放電性能。

性能方面，鉛碳電池同時(shí)具有鉛酸電池和電容器的特點(diǎn)。活性炭的加入，提升了電池的功率密度，延長了循環(huán)壽命，同時(shí)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。總體而言，鉛碳電池性能優(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。

鉛碳電池是鉛酸蓄電池領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，也是國際新能源儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。儲(chǔ)能電池技術(shù)是制約新能源儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏電站儲(chǔ)能、風(fēng)電儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰等儲(chǔ)能領(lǐng)域，要求電池具有功率密度較大，循環(huán)壽命長和價(jià)格較低等特點(diǎn)。

“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí)，M.S.WhitTIngham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。工作原理

鋰金屬電池：

鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。

電池結(jié)構(gòu)

鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等）及鋁箔組成的電流收集極。負(fù)極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和pTC元件（部分圓柱式使用），以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。

單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V（磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V），電池容量也不可能無限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。

爆炸原因

1、內(nèi)部極化較大；

2、極片吸水，與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓；

3、電解液本身的質(zhì)量、性能問題；

4、注液時(shí)候注液量達(dá)不到工藝要求；

5、裝配制程中激光焊接密封性能差，測(cè)漏氣時(shí)漏氣；

6、粉塵、極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路；

7、正負(fù)極片較工藝范圍偏厚，入殼難；

8、注液封口問題，鋼珠密封性能不好導(dǎo)致氣鼓；

9、殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度；

10、外面環(huán)境溫度過高也是導(dǎo)致爆炸的主要原因。

電池應(yīng)用

隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。

最早得以應(yīng)用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。

鋰錳電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、手表中。

鋰離子電池大量應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應(yīng)用群體。

鉛碳電池有以下特點(diǎn)：

1.鉛碳電池放電深度60%，可循環(huán)使用3，000次以上（測(cè)試仍未終止）。

2.鉛碳電池在部分荷電狀態(tài)（pSoC），可抑制負(fù)極硫酸鹽的產(chǎn)生，電池不會(huì)因充電不足而失效。（負(fù)極產(chǎn)生硫酸鹽結(jié)晶是普通閥控式鉛酸電池失效的原因之一。）

3.鉛碳電池的工作溫度范圍很寬：-23℃至60℃。

4.鉛碳電池加入碳元素，碳有良好導(dǎo)熱性能，所以鉛碳電池適合高溫工作。

5.鉛碳電池低溫放電性能比傳統(tǒng)鉛酸電池高。傳統(tǒng)鉛酸電池在-20℃的放電容量只有50%，鉛碳電池在相同溫度的放電容量可達(dá)66%。

6.傳統(tǒng)鉛酸電池最高只能以0.2C充電（標(biāo)準(zhǔn)充電是0.1C）。鉛碳電池可接受最大0.6C充電（標(biāo)準(zhǔn)充電是0.3C），充電電流是傳統(tǒng)鉛酸電池的3倍，可大大縮短充電時(shí)間，特別適合充電不穩(wěn)定的太陽能系統(tǒng)使用。

7.鉛碳電池大部份是前端子電池或臥式電池，電池在前面接線，維護(hù)方便。電池層與層之間不需要維護(hù)空間，可大量節(jié)省安裝面積。鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn)：

鋰電池的特點(diǎn)：

1、鋰電池電壓平臺(tái)高：單體電池的平均電壓為3.7V或3.2V，約等于3只鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；

2、鋰電池使用壽命相對(duì)較長，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用1000次的記錄；

3、具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速；

4、自放電率低，無記憶效應(yīng)；

5、鋰電池高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45℃環(huán)境下使用；

6、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

鋰電池的缺點(diǎn)：

鋰電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

鈷酸鋰材料的鋰電池不能大電流放電，安全性較差。

鋰電池均需保護(hù)線路，防止電池被過充過放電。

生產(chǎn)要求條件高，成本高。