鉛炭電池

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統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：既發揮了超級電容瞬間大容量充電的優點，也發揮了鉛酸電池的比能量優勢，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Axion Power公司研發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揮其超級電容的瞬間大容量充電的優點，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”現象。

鉛碳電池相比鋰電池有什么優缺點

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：既發揮了超級電容瞬間大容量充電的優點，也發揮了鉛酸電池的比能量優勢，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。因此既發揮了超級電容瞬間功率性大容量充電的優點，也發揮了鉛酸電池的能量優勢，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于傳統的鉛酸蓄電池，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，如風光發電儲能等。Lead-carbon電池具有與傳統鉛酸電池相近的低廉價格優勢及成熟的工業制造基礎，在各種應用領域有著極強的競爭力優勢。

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。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：

技術優勢

鉛碳電池是鉛酸電池的創新技術，相比鉛酸電池有著諸多優勢；

鉛碳電池有以下優勢：

一是充電快，提高8倍充電速度；二是放電功率提高了3倍；三是循環壽命提高到6倍，循環充電次數達2000次；四是性價比高，比鉛酸電池的售價有所提高，但循環使用的壽命大大提高了；五是使用安全穩定，可廣泛地應用在各種新能源及節能領域。 此外，鉛碳電池也發揮了鉛酸電池的比能量優勢，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化的固化工藝。正極活性物質抗軟化能力強，深循環壽命好，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的發展重點，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發展的關鍵技術之一。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Gilbert N. 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常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發展，現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的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現在只有少數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及輸出短路時保護電池不受損壞。

單節鋰電池的電壓為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，常常將單節鋰電池進行串、并聯處理，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 （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鉛酸電池高。傳統鉛酸電池在-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. 傳統鉛酸電池最高只能以0.2 C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），充電電流是傳統鉛酸電池的3倍，可大大縮短充電時間，特別適合充電不穩定的太陽能系統使用。

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，可大量節省安裝面積。鋰電池的主要優點：

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℃的環境下使用，經過工藝上的處理，可以在-45℃環境下使用；

6、綠色環保，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。