铅炭电池是一种电容型铅酸电池，在铅酸电池的负极中加入了活性炭。普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅（PbO2），负极活性材料是铅(Pb)，若把负极活性材料Pb全部换成活性炭，则普通铅酸电池变成混合电容器；若把活性炭混合到负极活性材料Pb中，则普通铅酸电池变成铅炭电池。它将具有双电层电容特性的炭材料（C）与海绵铅（Pb）负极进行合并制作成既有电容特性又有电池特性的Lead-carbon双功能复合电极（以下简称Lead-carbon电极），Lead-carbon复合电极再与PbO2正极匹配组装成Lead-carbon电池。
铅碳电池是一种新型的超级电池，你可以这样理解，铅碳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。
工作特点
1）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；
2）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;
3）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。
性能特点
在性能方面，铅炭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，铅炭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。
研发情况存在问题
1）高碳铅酸电池的炭材料添加量为4%以上，对于普通的铅酸电池，碳材料的添加量为0.2%以下。那么对于铅炭电池碳材料的最佳添加量是一个有待探讨的问题。
2）铅粉和碳材料的混合，以何种方式加入才能使碳材料与铅粉均匀混合，且能够保证负极铅-炭混合材料涂膏的稳固性，极板和铅膏的结合能力，达到保证负极板的强度要求。
3）在进行外化成后，负极板表面有炭材料析出，出现板栅膨胀变形现象。
4）炭材料的加入会加剧负极析氢问题，使蓄电池失水严重，免维持性能降低，导致蓄电池失效模式发生改变。
5）炭材料和铅粉密度相差非常大，添加后负极板的孔隙率大幅度上升，负极易被氧化。
解决方案
1）若要使铅炭电池具有超级电容的效果，炭材料的添加量一定要大于4%，国内外研究表明炭材料的添加量可以达到10%~20%。
2）若保证负极铅-炭混合材料涂膏的稳固性、极板和铅膏的结合能力，必须加入适用于铅酸电池的粘结剂，例如PTFE,CMC,氯丁橡胶等。
3）要保证负极板的强度，首先在和膏时要保证铅膏湿密度，铅膏湿密度在4.2~4.5g/cm3最佳。加入适量粘结剂或短纤维，采用机器涂膏以增加涂膏压力都可以达到保证极板强度的目的。
4）为防止化成时炭材料的损失和板栅膨胀变形，可以采用内化成工艺，注意内化成的电流设计工艺应适当进行调整。
5）对于负极析氢问题，可以向负极活性物质中添加适量的抑制析氢添加剂，例如氧化银，锌的化合物等。
6）在防止负极氧化方面，可以采取内化成工艺：若是做外化成，则要适当延长无氧干燥时间。
发展前景
铅炭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。铅炭电池、锂离子电池和液流电池是新能源储能电池的三大发展方向。其中，锂电成本相对较高，一致性问题也仍然存在；液流电池成本也很高；而铅炭电池是近期相对实际可行的储能技术路线。
普通铅酸电池具有低成本优势，但其循环寿命短的缺点，导致单位次数储能成本较高。铅炭电池由于加入了活性炭，阻止了负极硫酸盐化现象，延长了电池寿命，同时也降低了单位次数使用成本，在新能源储能领域发展潜力很大。
江苏海宝电池科技有限公司
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