更高、更快、更強-鉛酸電池的第二春

說起鉛酸電池，生活中可謂無處不在，用途廣泛，種類也很多。他們大小不一，組份，電壓、電流強度，工況條件各不相同。

今天，睿譯小編想結合公司一場鉛酸電池會議，給大家介紹電池屆的元老，內涵豐富、多才多藝，創新十足，喜迎第二春的鉛酸電池。

1. 鉛酸電池的發展歷程

1859年，法國物理學家普蘭特(G. Plante)製備出第一個可以對其再充電的電池。它的模型中包括兩根鉛條,彼此之間用橡膠條隔離開，卷繞成螺旋形，進入到10%的硫酸溶液中，這就是第一個鉛酸電池。之後他將多個鉛條並聯，從而可以得到更大的電流的電池，並首次應用於火車到站停駛時照明中。1881年，法國化學工程師Camille Alphonse Faure將氧化鉛塗敷在一個鉛板柵上取代其中一個鉛條，提高了電池的容量，並且促進了鉛酸電池的工業化生產。

但是這種開口式的鉛酸電池由於氫氣,氧氣的析出，失水嚴重，需要不斷加水。並且，氣體析出帶出的酸霧腐蝕設備，污染環境。1960年代，美國Gates公司發明了鉛鈣合金，促進了密封鉛酸電池的發展。1969-1970年，美國CE公司採用玻璃纖維隔板以及貧液式系統，製備出第一個閥控式鉛酸電池（VRLA）。隨著各項技術的不斷完善，1996年，VRLA電池基本取代了傳統的富液式電池（flooded battery）。

進入1970年代，更先進的閥控式鉛酸電池（VRLA），可吸收式玻璃纖維網蓄電池（AGM）電池大量應用於汽車行業，成為人們工作生活中不可或缺的一樣產品。電池單體可以串聯、並聯、混聯，根據用途不同，鉛酸電池的充電電壓、功率密度、部分荷電下充放電深度(DoD)、循環壽命（cycling life）、高倍率荷電下各項參數指標不盡相同。

鉛酸電池結構

2. 鉛酸電池的汽車應用（汽車，起停，不同級別的混動）

鉛酸電池在汽車行業的應用起步較早，最先是作為啟動-照明-點火（SLI）用途，後來隨著汽車行業的發展，逐步延伸至為車載空調等輔助設備供電，電動助力轉向、換擋助力，在混動汽車和純電動汽車出現後，更深入的應用至汽車傳動系統的各個方面。根據混動汽車的電動程度不同（微混micro hybrid，中混mild hybrid，強混full hybrid， 插電plug-in，增程range extender），相關鉛酸電池產品的性能指標及組合方式也各有差異。

不同混動級別鉛酸電池

汽車鉛酸電池

3. 鉛酸電池的動力應用（叉車，電動車，助力車，高爾夫球車等）

動力應用（motive application）指的是鉛酸電池應用至電機，為工業、物流、醫療、文體等細分行業提供設備行動動力。

動力鉛酸電池國標號

電動叉車

老年代步車

警用巡邏車

旅遊觀光車

電動三輪車

高爾夫球車

4. 鉛酸電池的能源儲存應用（平抑光伏，平抑風電，削峰填谷）

作為節能減排的重要發展方向，未來人類社會會更多發展類似於風能和太陽能這樣的可再生能源，提高風力發電和太陽能發電在電網總電量中的比重。然而，風和太陽光都有著很大的波動性，對於電網而言，電力負荷需要總體保持穩定，以保證電網安全。於此同時，隨著用電高峰與低谷的需求側波動，電網還要有一定的調節能力。這就給鉛酸電池提供了一個絕佳的機會。可以作為可再生能源與電網之間的緩衝，既解決了可再生能源的波動給電網安全帶來的問題，又讓電網能夠根據用電量大小機動相應。

鉛酸電池--電網緩衝

平抑風電波動

平抑光電波動

5.新材料創新為鉛酸電池帶來發展新機遇。

目前常用儲能裝置有鎳氫電池，鋰離子電池，超級電容器，以及鉛酸電池。相比鉛酸電池，鎳氫電池（豐田公司的普銳斯）比功率高（specific power），高倍率性能好，安全無污染，壽命較長，但是它的單體電壓只有1.2V，自放電（self-discharge）嚴重，成本也最高，這些缺點限制了它的廣泛應用。鋰離子電池額定電壓最高,約3.5V,比能量最高，無污染，但是成本較高，安全性差，高倍率充放電性能差，不能滿足混合電動車的要求。超級電容器大電流充放電性能好，且能快速充放電，循環性能好，但是比能量非常低，不能單獨作為混合動力車的儲能裝置。

鉛酸電池作為傳統電源，已經有一百多年的歷史，尤其是閥控式鉛酸電池(VRLA)，成本低，安全可靠，工藝非常成熟，應用範圍廣。在新型電源崛起的今天，鉛酸電池已經逐漸失去它的霸主地位，尤其是應用於混合動力車時，它的比能量低(specific energy)，循環性能差(cycling performance)，快速充放電能力(fast charge and discharge)差。在高倍率部分荷電（HRPSoC）下工作時，負極的硫酸鹽化（NAM sulfation）非常嚴重，析氫（hydrogen evolution），大電流充放電性能差（HRPSoC），限制了它的應用。

ALABC中國鉛酸電池會議-南京睿譯菁英提供語言服務

2004年，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）將超級電容器和鉛酸電池並聯在一個儲能裝置中，製成超級電容電池，將二者的優勢結合在一起，具有大電流快速充放電能力好，比能量高，比功率高，循環性能好，壽命長的優點，滿足混合動力車對電源的要求。這種超級電容電池改變了傳統鉛酸電池的結構，若要大量生產，則要改變現有的鉛酸電池的生產工藝。

碳作為添加劑開始被添加到負極活性物質中，有效抑制負極的硫酸鹽化，大幅度提高了鉛酸電池的循環性能。在國際先進鉛酸電池聯合會(ALABC)和國際鉛協會（ILA）等國際組織倡議和推動下，通過持續的基礎研究和應用創新，隨著人類社會發展愈加走向綠色和可持續發展的道路，鉛酸電池也將迎來其發展的又一個春天。

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