1.5 铅炭电池的性能特点
铅酸蓄电池技术工艺已经十分成熟,具有容量大、安全性好、成本低、可回收等特点,但传统铅酸蓄电池大电流充放电、使用寿命短等问题制约了其在混合动力(微混、中混和全混)和储能市场的推广。铅炭电池既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点,而且由于在电池负极加入炭材料,可以有效改善HRPSoC模式下的硫酸盐化现象,提高充电接受能力和倍率性能,使电池具有高功率放电、快速充放、长循环寿命的特点[11,12]。普通铅酸电池与铅炭电池的性能比较如表1-1所示。
表1-1 普通铅酸电池与铅炭电池性能比较
(续)
1. 动态充电接受能力(DCA)
负极炭材料的引入有利于降低负极的极化,铅炭在起停系统中应用,动态充电接受能力是重要的性能指标,是反应电池充电效率的测试方法。基于欧标EN50324-6进行电池的动态充电接受能力测试,整个测试过程完全模仿车辆起停系统工作状态,起动、刹车、怠速、停车反复循环,指标越高,表示电池可支撑起停系统工作的可靠性越高。普通铅酸电池的DCA约为0.1A/Ah,铅炭电池DCA可达到0.3A/Ah以上,相当于普通铅酸电池的3倍以上。
2. -18℃低温冷起动能力
基于JB/T 12666—2016《起停用铅酸蓄电池技术条件》,进行电池的-18℃低温冷起动能力测试,江苏某企业的普通铅酸电池与铅炭电池的对比测试结果如表1-2所示。以Icc(A)电流放电10s时,铅炭电池较普通铅酸电池高0.42V,放电至6V时,铅炭电池较普通铅酸电池放电时间增加了23.8%。
表1-2 江苏某企业传统铅酸起停电池与铅炭起停电池-18℃低温冷起动能力
3. 起停循环能力
基于JB/T 12666—2016《起停用铅酸蓄电池技术条件》,起停循环能力更是直接反映电池的可用寿命,测试次数越高,说明电池可用寿命越长。图1-23为铅炭电池与普通铅酸电池起停循环能力测试曲线,可以看出,普通铅酸电池起停循环测试不足5万次,铅炭电池起停循环测试超过18万次,是普通铅酸电池的3倍以上。
图1-23 铅炭电池与普通铅酸电池起停循环能力测试曲线
4. 常温浅循环寿命
基于德国大众起停电池测试标准,25℃下17.5%放电深度的循环寿命测试曲线如图1-24所示。普通铅酸电池循环寿命约为750次,铅炭电池循环寿命超过6500次,是普通铅酸电池循环寿命的8倍以上。
图1-24 25℃下17.5%放电深度的循环寿命测试曲线
5. 40℃浅循环寿命
按IEC61427—2005储能电池标准测试,铅炭电池与普通铅酸电池测试结果如图1-25所示。在温度40℃下,铅炭电池循环寿命高达20次,远高于标准要求的3次。在模拟风光等新能源使用工况的上述试验条件下,铅炭电池的循环性能是普通电池的3倍以上。
6. 常温PSoC循环寿命
图1-26为铅炭电池与普通铅酸电池90%~30% PSoC循环测试曲线,普通铅酸电池循环1200次后失效,铅炭电池循环寿命超过4000次,是普通电池的3.5倍以上。
图1-25 IEC61427—2005标准下太阳能储能工况时普通铅酸电池与铅炭电池循环寿命比较
图1-26 铅炭电池与普通铅酸电池90%~30% PSoC循环测试曲线