德国阳光蓄电池12V100AH免维护UPS直流屏蓄电池

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能源是经济发展的驱动力，蓄电池作为能量转换与存储的关键部件，在新能源产业的发展中占据非常重要的地位，其技术水平已成为新能源产业发展的关键之一。近年来，随着先进铅酸蓄电池技术的不断发展，特别是起停系统用 AGM、EFB 蓄电池的研发应用，使铅酸蓄电池焕发出更加旺盛的生命力。新型铅酸蓄电池在材料应用上几乎都优先考虑了炭材料，使其成为近几年来业界的研究热点。 炭材料是一种比表面积大、导电性能良好的材料。借鉴碱性电池及超级电容器原理，将炭材料引入到铅酸电池铅膏配方中，能够提高电极的导电性，并产生一定的电容性。铅炭电池将炭材料以“内混”的形式（参见图1）加入到负极铅膏中， 使其结合了传统铅酸蓄电池与超级电容器的特点， 能够大幅度改善传统铅酸蓄电池多方面的性能，尤其是抑制负极硫酸盐化，提高电池大电流充放电部分荷电状态下（HRPSoC）的使用性能。由于其使用寿命可达到普通铅酸蓄电池的3～4倍，因此具有广阔的发展前景。

 

本文综述分析了炭材料作为蓄电池负极添加剂在NAM中的作用，并举例介绍了不同炭材料的微观结构等物理性能，重点探讨了碳纳米管、石墨烯等新型炭材料的应用研究现状，介绍了石墨和炭黑联合使用的情况，并对各自的应用效果进行了归纳总结。

1、炭材料的作用机理及效果

 

铅炭电池用炭材料的主要特点是高比表面积和高导电性。它们在铅负极中的作用机理有哪些呢？Pavlov系统地研究了炭材料对负极活性物质（NAM）性能的影响，及在HRPSoC工况下对铅酸电池的影响[1]。炭材料的良好作用表现在：⑴ 提高活性物质的电导率；⑵ 在NAM中形成利于离子迁移的孔道；⑶ 可使还原生成铅的反应过电位下降0.30～0.40V。P. T. Moseley认为，在HRPSoC工况下，炭材料至少有两种作用：⑴ 在 NAM 中形成第二相，分隔铅的各种晶体，以避免生成不可逆的低溶性PbSO4颗粒（见图 2），并形成离子迁移 的孔道，促进充电过程PbSO4的溶解；⑵ 形成导电网络，促进铅的还原沉积。

杨裕生课题组通过实验，得出炭材料的加入有可能：⑴ 由于炭材料的比表面积大，具有较高的比容量，可提高比功率（储能原理见图 3）；⑵ 由于炭材料的孔率高，孔隙发达，微孔可沉积铅金属，且保持纳米级微晶，有利于电极的高比能量、比功率及性能稳定。孔德龙、李现红等人认为，掺杂炭材料的负极板具备以下几个优势：⑴ 兼具电池和电容两种特性， 特别是在高倍率充放电时，由于炭材料能够快速响应，比功率提升了;  ⑵ 对抗大电流放电冲击的能力明显得到改善，不可逆硫酸盐化程度降低，进而使电池循环寿命延长; ⑶ 电压平台高，可以输出更多的电能[6]。吴贤章等人对铅炭电池研究得出的结论 为：⑴ 铅炭电池具有较好的充电接受能力；⑵ 具 有良好的大电流放电能力（10C ）；⑶ 铅炭电池兼具高能量密度和高功率密度，特别适合在HRPSoC情况下使用。