鉛炭電池構(gòu)成及優(yōu)缺點(diǎn)主要有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-08 16:44
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鉛炭電池充電時(shí)間為鉛酸電池的八分之一，循環(huán)壽命為鉛酸電池的四倍以上，與鋰電池相比，也具有低溫性能好、成本低、生產(chǎn)及回收工藝成熟等優(yōu)勢(shì)，倍率性能也大大提高，鉛炭電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始走向成熟。
中國(guó)科學(xué)院院士楊裕生認(rèn)為憑借低成本、安全、原料易得、可靠、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟等顯著優(yōu)勢(shì)，鉛炭電池已經(jīng)成功應(yīng)用于城市微電網(wǎng)、風(fēng)光儲(chǔ)能電站、風(fēng)電路燈等系統(tǒng)，還能為各種電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)能，是符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)布局和制造水平的一種儲(chǔ)能電池。
鉛炭電池的構(gòu)成
鉛炭電池是一種特殊的電容型鉛酸電池，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池單體是由一個(gè)二氧化鉛正極板和一個(gè)海綿狀鉛負(fù)極板組成，而不對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器則是由二氧化鉛正極板和碳負(fù)極板組成。由于二者有共同的正極板，因此可以將二者復(fù)合在同一電池體系內(nèi)，即形成所謂的鉛炭電池。圖1展示了從傳統(tǒng)鉛酸電池到鉛炭電池兩者結(jié)構(gòu)上的發(fā)展與變化。
鉛炭電池的優(yōu)缺點(diǎn)
從圖1可以看出，相比于傳統(tǒng)鉛酸電池，鉛炭電池在負(fù)極加入了碳材料。碳材料的加入加速了轉(zhuǎn)化過(guò)程中活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，活性炭表面形成了新的活性中心，降低了極板充電過(guò)程中的極化，并抑制硫酸鉛顆粒長(zhǎng)大，有利于硫酸鉛的還原。所以在鉛酸蓄電池中加入適量的碳能夠有效抑制硫酸鉛晶體在負(fù)極表面的積累，減緩硫酸鹽化的趨勢(shì)，使得電池循環(huán)的壽命顯著增加。
同時(shí)，與在高倍率充放電過(guò)程中，超級(jí)電容器能夠快速提供和吸收電荷，發(fā)揮緩沖器的作用。因此與超級(jí)電容器的配合提高了電池的功率，延長(zhǎng)了電池循環(huán)壽命。
儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成
儲(chǔ)能系統(tǒng)中，除了電池的應(yīng)用以外，還涉及到了電池管理系統(tǒng)（BMS）以及過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）等。BMS主要用于估測(cè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)，即電池剩余電量；在電池充放電過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等，是電池能量管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。圖2展示了儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的示意圖。
當(dāng)儲(chǔ)能電站配合光伏并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，光伏組件首先利用太陽(yáng)能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，之后對(duì)電池組進(jìn)行充電，通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電；BMS根據(jù)日照強(qiáng)度與負(fù)載的變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)蓄電池組的充放電狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)保持了連續(xù)性和穩(wěn)定性。
電池組在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中起到了能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載的重大作用。它在用電低谷時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，以備供電不足時(shí)使用。而鉛炭電池本身更好的充放電接收能力（100%深度放電后，以2.35V/單位恒壓限流0.15C10（A）充電10小時(shí)，充電量在放出電量的98%以上）；極低的自放電；以及70%DOD預(yù)期循環(huán)壽命4000次、可回收的特性，使得鉛炭電池相對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池更具有優(yōu)勢(shì)。
