第2章 鉛炭電池用炭材料及作用機理

2.1 概述

隨著電動汽車產業的迅猛發展以及石油的過度開采使用，給能源和環境帶來了很大的問題，電池作為動力來源受到了科研人員的重視。在電動汽車、微混電動車等領域，傳統的鉛酸蓄電池由于負極硫酸鹽化、HRPSoC工況下負極容量下降等問題，還不能滿足長期高倍率放電的需求，其發展受到了很大的限制。

因此，需要對現有鉛酸蓄電池進行改進，尤其是負極的性能需要進行提升，目前研究比較廣泛的改進措施為向負極活性物質中添加炭材料，制作內混式鉛炭電池。內混式鉛炭電池是一種將鉛酸蓄電池和超級電容器融合的一種新型的儲能裝置，它是將炭材料按照一定比例加入到負極活性物質鉛中，制作的一種既包含鉛酸蓄電池性能和炭材料又具有超級電容性能的二次電池，并且不改變傳統鉛酸蓄電池的結構。鉛炭電池的產生，在倍率性能、循環壽命等性能上實現了重大突破。鉛炭電池在HRPSoC工況下充電時，炭材料的雙電層存儲和釋放電荷能夠分擔負極的電流，對負極具有一個緩沖的作用，并且能夠提高負極的充電接受能力和改善鉛的分散性，提高活性物質的利用率，從而有效地抑制負極的硫酸鹽化。而且內混式鉛炭電池，能夠采用現有鉛酸蓄電池的生產線，能夠實現電池的大規模生產，使其更加符合儲能電池的長壽命和低成本的發展方向。現階段，鉛炭電池與傳統鉛酸電池相比，壽命至少可延長3～5倍，功率提高20%～50%。采用鉛炭電池能夠提高電池在儲能、通信、動力等領域的市場競爭力。