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)模儲能應(yīng)用和混合動力汽車等領(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，倍率性能也大大提高，鉛炭電池在儲能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開始走向成熟。

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

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二氧化鉛正極板和一個海綿狀鉛負極板組成，而不對稱超級電容器則是由二氧化鉛正極板和碳負極板組成。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

相比于傳統(tǒng)鉛酸電池，鉛炭電池在負極加入了碳材料。碳材料的加入加速了轉(zhuǎn)化過程中活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，活性炭表面形成了新的活性中心，降低了極板充電過程中的極化，并抑制硫酸鉛顆粒長大，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極表面的積累，減緩硫酸鹽化的趨勢，使得電池循環(huán)的壽命顯著新增。

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

儲能系統(tǒng)構(gòu)成

儲能系統(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）以及過程控制系統(tǒng)（PCS）等。BMS重要用于估測動力鋰電池組的荷電狀態(tài)，即電池剩余電量；在電池充放電過程中進行動態(tài)監(jiān)測等，是電池能量管理系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。圖2展示了儲能電站運營管理系統(tǒng)的示意圖。

鉛炭電池的優(yōu)缺點

當(dāng)儲能電站配合光伏并網(wǎng)發(fā)電時，光伏組件首先利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，之后對電池組進行充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負載進行供電；BMS根據(jù)日照強度與負載的變化，實時調(diào)節(jié)蓄電池組的充放電狀態(tài)，使整個系統(tǒng)保持了持續(xù)性和穩(wěn)定性。

電池組在整個儲能系統(tǒng)中起到了能量調(diào)節(jié)和平衡負載的重大用途。它在用電低谷時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，以備供電不足時使用。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，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)于儲能系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池更具有優(yōu)勢。

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)的鉛酸電池與超級電容器結(jié)合出現(xiàn)的新型鉛酸電池，另外，在實踐中，由于因此鉛炭電池的成本與價格受到一系列要素價格的影響，包括：活性炭價格與供給量、鉛價格波動、電容器價格以及其他因素例如添加劑石墨烯等。

從各項原材料影響程度來看，理論上鉛炭電池價格很大程度是由鉛價格來決定的，關(guān)于鉛的需求彈性較小，鉛價的波動很可能造成鉛炭電池成本的新增。但另一方面，通常公司對下游客戶存在價格聯(lián)動，有時間差，所以鉛價的波動也有可能給雙方帶來盈利。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，在加工過程中，更為普遍的做法是加入一定量的活性炭來對傳統(tǒng)鉛酸電池性能進行改善。

鉛酸電池應(yīng)用

由于使用了鉛炭技術(shù)，鉛炭電池的性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，同時又具有與傳統(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(chǔ)，在各種應(yīng)用領(lǐng)域有著極強的競爭力優(yōu)勢。

由于鉛炭電池是在傳統(tǒng)的鉛酸電池上發(fā)展起來的，它具有很多優(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(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)提升而進一步下降，未來的應(yīng)用前景更加廣闊。