第2章 铅炭电池用炭材料及作用机理

2.1 概述

随着电动汽车产业的迅猛发展以及石油的过度开采使用，给能源和环境带来了很大的问题，电池作为动力来源受到了科研人员的重视。在电动汽车、微混电动车等领域，传统的铅酸蓄电池由于负极硫酸盐化、HRPSoC工况下负极容量下降等问题，还不能满足长期高倍率放电的需求，其发展受到了很大的限制。

因此，需要对现有铅酸蓄电池进行改进，尤其是负极的性能需要进行提升，目前研究比较广泛的改进措施为向负极活性物质中添加炭材料，制作内混式铅炭电池。内混式铅炭电池是一种将铅酸蓄电池和超级电容器融合的一种新型的储能装置，它是将炭材料按照一定比例加入到负极活性物质铅中，制作的一种既包含铅酸蓄电池性能和炭材料又具有超级电容性能的二次电池，并且不改变传统铅酸蓄电池的结构。铅炭电池的产生，在倍率性能、循环寿命等性能上实现了重大突破。铅炭电池在HRPSoC工况下充电时，炭材料的双电层存储和释放电荷能够分担负极的电流，对负极具有一个缓冲的作用，并且能够提高负极的充电接受能力和改善铅的分散性，提高活性物质的利用率，从而有效地抑制负极的硫酸盐化。而且内混式铅炭电池，能够采用现有铅酸蓄电池的生产线，能够实现电池的大规模生产，使其更加符合储能电池的长寿命和低成本的发展方向。现阶段，铅炭电池与传统铅酸电池相比，寿命至少可延长3～5倍，功率提高20%～50%。采用铅炭电池能够提高电池在储能、通信、动力等领域的市场竞争力。