鉛炭電池

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進出來的技術，它是在鉛酸電池的負極中加入了活性碳，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電池，是將鉛酸電池和超級電容器兩者合一：既發(fā)揮了超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點，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），阻止了負極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過去電池失效的一個因素，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、碳氣凝膠或碳納米管等）摻入鉛負極中，發(fā)揮高比表面碳材料的高導電性和對鉛基活性物質的分散性，提高鉛活性物質的利用率，并能抑制硫酸鉛結晶的長大。原理和超級電池相似，它是另一類的超級電池。將碳材料加入到負極板中發(fā)揮其超級電容的瞬間大容量充電的優(yōu)點，在高倍率充/放電期間起到緩沖器的作用，有效地保護負極板，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

鉛碳電池是一種新型的超級電池，是將鉛酸電池和超級電容器兩者合一：既發(fā)揮了超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點，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），阻止了負極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過去電池失效的一個因素，更延長了電池壽命。

鉛碳電池是將非對稱超級電容器與鉛酸電池采用內并聯(lián)方式兩者合一的混合物，作為一種新型的超級電池，鉛碳電池是將鉛酸電池和超級電容器兩者技術的融合，是一種既具有電容特性又具有電池特性的雙功能儲能電池。因此既發(fā)揮了超級電容瞬間功率性大容量充電的優(yōu)點，也發(fā)揮了鉛酸電池的能量優(yōu)勢，一個小時就可充滿電。擁有很好的充放電性能。由于使用了鉛碳技術，鉛碳電池的性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，可應用于新能源車輛中，如：混合動力汽車、電動自行車等領域；也可用于新能源儲能領域，如風光發(fā)電儲能等。Lead-carbon電池具有與傳統(tǒng)鉛酸電池相近的低廉價格優(yōu)勢及成熟的工業(yè)制造基礎，在各種應用領域有著極強的競爭力優(yōu)勢。

這種混合技術能夠在車輛加速和制動期間快速地輸出和輸入電荷，特別適合于微混合動力車的“停止一啟動”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：

技術優(yōu)勢

鉛碳電池是鉛酸電池的創(chuàng)新技術，相比鉛酸電池有著諸多優(yōu)勢；

鉛碳電池有以下優(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，可廣泛地應用在各種新能源及節(jié)能領域。此外，鉛碳電池也發(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），阻止了負極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了電池失效的一個因素。

1、正負極鉛膏采用獨特的配方和優(yōu)化的固化工藝。正極活性物質抗軟化能力強，深循環(huán)壽命好，活性物質利用率高；負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構設計，抗腐蝕性能好，電流分布合理，與活性物質結合緊密，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“負極硫酸鹽化”，有效地延長了電池使用壽命；

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

6、Lead-carbon超級復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，鉛碳電池同時具有鉛酸電池和電容器的特點。活性炭的加入，提升了電池的功率密度，延長了循環(huán)壽命，同時由于活性炭占據了部分電極空間，導致能量密度降低，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，是一種先進鉛酸電池，也是鉛酸電池技術發(fā)展的主流方向。

鉛碳電池是鉛酸蓄電池領域最先進的技術，也是國際新能源儲能行業(yè)的發(fā)展重點，具有非常廣闊的應用前景。儲能電池技術是制約新能源儲能產業(yè)發(fā)展的關鍵技術之一。光伏電站儲能、風電儲能和電網調峰等儲能領域，要求電池具有功率密度較大，循環(huán)壽命長和價格較低等特點。

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

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?？沙潆婋姵氐牡谖宕a品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。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極材料、使用非水電解質溶液的電池。

電池結構

鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。電池內部采用螺旋繞制結構，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。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。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內充有有機電解質溶液。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)及輸出短路時保護電池不受損壞。

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)鋰電池進行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。

爆炸原因

1、內部極化較大；

2、極片吸水，與電解液發(fā)生反應氣鼓；

3、電解液本身的質量、性能問題；

4、注液時候注液量達不到工藝要求；

5、裝配制程中激光焊接密封性能差，測漏氣時漏氣；

6、粉塵、極片粉塵首先易導致微短路；

7、正負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)境溫度過高也是導致爆炸的主要原因。

電池應用

隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。

最早得以應用的是鋰亞原電池，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伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計算機、計算器、手表中。

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

鉛碳電池有以下特點：

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

2.鉛碳電池在部分荷電狀態(tài)（pSoC），可抑制負極硫酸鹽的產生，電池不會因充電不足而失效。（負極產生硫酸鹽結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66%。

6.傳統(tǒng)鉛酸電池最高只能以0.2C充電（標準充電是0.1C）。鉛碳電池可接受最大0.6C充電（標準充電是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，維護方便。電池層與層之間不需要維護空間，可大量節(jié)省安裝面積。鋰電池的主要優(yōu)點：

鋰電池的特點：

1、鋰電池電壓平臺高：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較長，使用壽命可達到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，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速；

4、自放電率低，無記憶效應；

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

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

鋰電池的缺點：

鋰電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險。

鈷酸鋰材料的鋰電池不能大電流放電，安全性較差。

鋰電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。

生產要求條件高，成本高。