铅炭电池

铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。

铅炭电池是一种新型的超级电池，是将铅酸电池和超级电容器两者合一：既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能--90分钟就可充满电（铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30次）。而且由于加了碳（石墨烯），阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。

铅炭电池原理

美国宾夕法尼亚州的Axion Power公司研发的一种基于铅碳技术的新型蓄电池，也就是铅碳电池，就是将高比表面碳材料（如活性碳、活性碳纤维、碳气凝胶或碳纳米管等）掺入铅负极中，发挥高比表面碳材料的高导电性和对铅基活性物质的分散性，提高铅活性物质的利用率，并能抑制硫酸铅结晶的长大。原理和超级电池相似，它是另一类的超级电池。将碳材料加入到负极板中发挥其超级电容的瞬间大容量充电的优点，在高倍率充 / 放电期间起到缓冲器的作用，有效地保护负极板，抑制“硫酸盐化”现象。

铅碳电池相比锂电池有什么优缺点

铅碳电池是一种新型的超级电池，是将铅酸电池和超级电容器两者合一：既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能--90分钟就可充满电（铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30次）。而且由于加了碳（石墨烯），阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。

铅碳电池是将非对称超级电容器与铅酸电池采用内并联方式两者合一的混合物，作为一种新型的超级电池，铅碳电池是将铅酸电池和超级电容器两者技术的融合，是一种既具有电容特性又具有电池特性的双功能储能电池。因此既发挥了超级电容瞬间功率性大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的能量优势，一个小时就可充满电。拥有很好的充放电性能。由于使用了铅碳技术，铅碳电池的性能远远优于传统的铅酸蓄电池，可应用于新能源车辆中，如：混合动力汽车、电动自行车等领域；也可用于新能源储能领域，如风光发电储能等。Lead-carbon电池具有与传统铅酸电池相近的低廉价格优势及成熟的工业制造基础，在各种应用领域有着极强的竞争力优势。

这种混合技术能够在车辆加速和制动期间快速地输出和输入电荷，特别适合于微混合动力车的“停止一启动”系统。铅碳电池可以提高原来铅酸蓄电池的功率，延长使用寿命。

特性：

技术优势

铅碳电池是铅酸电池的创新技术，相比铅酸电池有着诸多优势；

铅碳电池有以下优势：

一是充电快，提高8倍充电速度；二是放电功率提高了3倍；三是循环寿命提高到6倍，循环充电次数达2000次；四是性价比高，比铅酸电池的售价有所提高，但循环使用的寿命大大提高了；五是使用安全稳定，可广泛地应用在各种新能源及节能领域。 此外，铅碳电池也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能——90分钟就可充满电（铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30次）。而且由于加了碳（石墨烯），阻止了负极硫酸盐化现象，改善了电池失效的一个因素。

1、正负极铅膏采用独特的配方和优化的固化工艺。正极活性物质抗软化能力强，深循环寿命好，活性物质利用率高；负极铅膏抗硫化能力强，容量衰减率低，低温启动性能好。

2、正极板栅采用新型特制合金和合理的结构设计，抗腐蚀性能好，电流分布合理，与活性物质结合紧密，大电流性能和充电接受能力强。

3、采用新型电解液添加剂，电池的析氢、析氧过电位高，电池不易失水

4、当电池在频繁的瞬时大电流充放电工作时，主要由具有电容特性的炭材料释放或接收电流，抑制铅酸电池的“负极硫酸盐化”，有效地延长了电池使用寿命；

5、当电池处于长时间小电流工作时，主要由海绵铅负极工作，持续提供能量；

6、Lead-carbon超级复合电极高碳含量的介入，使电极具有比传统铅酸电池有更好的低温启动能力、充电接受能力和大电流充放电性能。

性能方面，铅碳电池同时具有铅酸电池和电容器的特点。活性炭的加入，提升了电池的功率密度，延长了循环寿命，同时由于活性炭占据了部分电极空间，导致能量密度降低，也可能增加电极析气量。在工艺方面，活性炭的加入，增加了调浆和极片涂布难度。总体而言，铅碳电池性能优于普通铅酸电池，是一种先进铅酸电池，也是铅酸电池技术发展的主流方向。

铅碳电池是铅酸蓄电池领域最先进的技术，也是国际新能源储能行业的发展重点，具有非常广阔的应用前景。储能电池技术是制约新能源储能产业发展的关键技术之一。光伏电站储能、风电储能和电网调峰等储能领域，要求电池具有功率密度较大，循环寿命长和价格较低等特点。

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. WhitTIngham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。工作原理

锂金属电池：

锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

电池结构

锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等）及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。

爆炸原因

1、内部极化较大；

2、极片吸水，与电解液发生反应气鼓；

3、电解液本身的质量、性能问题；

4、注液时候注液量达不到工艺要求；

5、装配制程中激光焊接密封性能差，测漏气时漏气；

6、粉尘、极片粉尘首先易导致微短路；

7、正负极片较工艺范围偏厚，入壳难；

8、注液封口问题，钢珠密封性能不好导致气鼓；

9、壳体来料存在壳壁偏厚，壳体变形影响厚度；

10、外面环境温度过高也是导致爆炸的主要原因。

电池应用

随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

最早得以应用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。

锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中。

锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。

铅碳电池有以下特点：

1. 铅碳电池放电深度60%，可循环使用3，000次以上 （测试仍未终止）。

2. 铅碳电池在部分荷电状态 （PSoC） ，可抑制负极硫酸盐的产生，电池不会因充电不足而失效。（负极产生硫酸盐结晶是普通阀控式铅酸电池失效的原因之一。）

3. 铅碳电池的工作温度范围很宽：-23℃至60℃。

4. 铅碳电池加入碳元素，碳有良好导热性能，所以 铅碳电池适合高温工作。

5. 铅碳电池低温放电性能比传统铅酸电池高。传统铅酸电池在-20℃的放电容量只有50%，铅碳电池在相同温度的放电容量可达66%。

6. 传统铅酸电池最高只能以0.2 C充电（标准充电是0.1C）。铅碳电池可接受最大0.6C充电（标准充电是0.3C），充电电流是传统铅酸电池的3倍，可大大缩短充电时间，特别适合充电不稳定的太阳能系统使用。

7. 铅碳电池大部份是前端子电池或卧式电池，电池在前面接线，维护方便。电池层与层之间不需要维护空间，可大量节省安装面积。锂电池的主要优点：

锂电池的特点：

1、锂电池电压平台高：单体电池的平均电压为3.7V或3.2V，约等于3只镍镉电池或镍氢电池的串联电压，便于组成电池电源组；

2、锂电池使用寿命相对较长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用1CDOD充放，有可以使用1000次的记录；

3、具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

4、自放电率低，无记忆效应；

5、锂电池高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；

6、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

锂电池的缺点：

锂电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。

钴酸锂材料的锂电池不能大电流放电，安全性较差。

锂电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。

生产要求条件高，成本高。