鉛碳電池
鉛碳電池是一種新型的超級電池,是將鉛酸電池和超級電容器兩者合一:既發(fā)揮了超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn),也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢,且擁有非常好的充放電性能--90分鐘就可充滿電(鉛酸電池若這樣充、放,壽命只有不到30次)。而且由于加了碳(石墨烯),阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象,改善了過去電池失效的一個因素,更延長了電池壽命。鉛碳電池是將非對稱超級電容器與鉛酸電池采用內(nèi)并聯(lián)方式兩者合一的混合物,作為一種新型的超級電池,鉛碳電池是將鉛酸電池和超級電容器兩者技術(shù)的融合,是一種既具有電容特性又具有電池特性的雙功能儲能電池。因此既發(fā)揮了超級電容瞬間功率性大容量充電的優(yōu)點(diǎn),也發(fā)揮了鉛酸電池的能量優(yōu)勢,一個小時就可充滿電。擁有很好的充放電性能。由于使用了鉛碳技術(shù),鉛碳電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,可應(yīng)用于新能源車輛中,如:混合動力汽車、電動自行車等領(lǐng)域;也可用于新能源儲能領(lǐng)域,如風(fēng)光發(fā)電儲能等。Lead-carbon電池具有與傳統(tǒng)鉛酸電池相近的低廉價格優(yōu)勢及成熟的工業(yè)制造基礎(chǔ),在各種應(yīng)用領(lǐng)域有著極強(qiáng)的競爭力優(yōu)勢。
這種混合技術(shù)能夠在車輛加速和制動期間快速地輸出和輸入電荷,特別適合于微混合動力車的“停止一啟動”系統(tǒng)。鉛碳電池可以提高原來鉛酸蓄電池的功率,延長使用壽命。
特性:
技術(shù)優(yōu)勢
鉛碳電池是鉛酸電池的創(chuàng)新技術(shù),相比鉛酸電池有著諸多優(yōu)勢;
鉛碳電池有以下優(yōu)勢:
一是充電快,提高8倍充電速度;二是放電功率提高了3倍;三是循環(huán)壽命提高到6倍,循環(huán)充電次數(shù)達(dá)2000次;四是性價比高,比鉛酸電池的售價有所提高,但循環(huán)使用的壽命大大提高了;五是使用安全穩(wěn)定,可廣泛地應(yīng)用在各種新能源及節(jié)能領(lǐng)域。 此外,鉛碳電池也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢,且擁有非常好的充放電性能——90分鐘就可充滿電(鉛酸電池若這樣充、放,壽命只有不到30次)。而且由于加了碳(石墨烯),阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象,改善了電池失效的一個因素。
1、正負(fù)極鉛膏采用獨(dú)特的配方和優(yōu)化的固化工藝。正極活性物質(zhì)抗軟化能力強(qiáng),深循環(huán)壽命好,活性物質(zhì)利用率高;負(fù)極鉛膏抗硫化能力強(qiáng),容量衰減率低,低溫啟動性能好。
2、正極板柵采用新型特制合金和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),抗腐蝕性能好,電流分布合理,與活性物質(zhì)結(jié)合緊密,大電流性能和充電接受能力強(qiáng)。
3、采用新型電解液添加劑,電池的析氫、析氧過電位高,電池不易失水
4、當(dāng)電池在頻繁的瞬時大電流充放電工作時,主要由具有電容特性的炭材料釋放或接收電流,抑制鉛酸電池的“負(fù)極硫酸鹽化”,有效地延長了電池使用壽命;
5、當(dāng)電池處于長時間小電流工作時,主要由海綿鉛負(fù)極工作,持續(xù)提供能量;
6、Lead-carbon超級復(fù)合電極高碳含量的介入,使電極具有比傳統(tǒng)鉛酸電池有更好的低溫啟動能力、充電接受能力和大電流充放電性能。
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性能方面,鉛碳電池同時具有鉛酸電池和電容器的特點(diǎn)。活性炭的加入,提升了電池的功率密度,延長了循環(huán)壽命,同時由于活性炭占據(jù)了部分電極空間,導(dǎo)致能量密度降低,也可能增加電極析氣量。在工藝方面,活性炭的加入,增加了調(diào)漿和極片涂布難度??傮w而言,鉛碳電池性能優(yōu)于普通鉛酸電池,是一種先進(jìn)鉛酸電池,也是鉛酸電池技術(shù)發(fā)展的主流方向。
鉛碳電池是鉛酸蓄電池領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù),也是國際新能源儲能行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。儲能電池技術(shù)是制約新能源儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏電站儲能、風(fēng)電儲能和電網(wǎng)調(diào)峰等儲能領(lǐng)域,要求電池具有功率密度較大,循環(huán)壽命長和價格較低等特點(diǎn)。
?鋰電池?
“鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時,M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
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鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕?a target="_blank">產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。工作原理
鋰金屬電池:
鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
電池結(jié)構(gòu)
鋰電池通常有兩種外型:圓柱型和方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu),用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰(或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等)及鋁箔組成的電流收集極。負(fù)極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件(部分圓柱式使用),以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護(hù)電池不受損壞。
單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V(磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V),電池容量也不可能無限大,因此,常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理,以滿足不同場合的要求。
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爆炸原因
1、內(nèi)部極化較大;
2、極片吸水,與電解液發(fā)生反應(yīng)氣鼓;
3、電解液本身的質(zhì)量、性能問題;
4、注液時候注液量達(dá)不到工藝要求;
5、裝配制程中激光焊接密封性能差,測漏氣時漏氣;
6、粉塵、極片粉塵首先易導(dǎo)致微短路;
7、正負(fù)極片較工藝范圍偏厚,入殼難;
8、注液封口問題,鋼珠密封性能不好導(dǎo)致氣鼓;
9、殼體來料存在殼壁偏厚,殼體變形影響厚度;
10、外面環(huán)境溫度過高也是導(dǎo)致爆炸的主要原因。
電池應(yīng)用
隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展,小型化的設(shè)備日益增多,對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。
最早得以應(yīng)用的是鋰亞原電池,用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低,放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。
鋰錳電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓,更適合作集成電路電源,廣泛用于計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、手表中。
鋰離子電池大量應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上,可以說是最大的應(yīng)用群體。
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鉛碳電池有以下特點(diǎn):
1. 鉛碳電池放電深度60%,可循環(huán)使用3,000次以上 (測試仍未終止)。
2. 鉛碳電池在部分荷電狀態(tài) (PSoC) ,可抑制負(fù)極硫酸鹽的產(chǎn)生,電池不會因充電不足而失效。(負(fù)極產(chǎn)生硫酸鹽結(jié)晶是普通閥控式鉛酸電池失效的原因之一。)
3. 鉛碳電池的工作溫度范圍很寬:-23℃至60℃。
4. 鉛碳電池加入碳元素,碳有良好導(dǎo)熱性能,所以 鉛碳電池適合高溫工作。
5. 鉛碳電池低溫放電性能比傳統(tǒng)鉛酸電池高。傳統(tǒng)鉛酸電池在-20℃的放電容量只有50%,鉛碳電池在相同溫度的放電容量可達(dá)66%。
6. 傳統(tǒng)鉛酸電池最高只能以0.2 C充電(標(biāo)準(zhǔn)充電是0.1C)。鉛碳電池可接受最大0.6C充電(標(biāo)準(zhǔn)充電是0.3C),充電電流是傳統(tǒng)鉛酸電池的3倍,可大大縮短充電時間,特別適合充電不穩(wěn)定的太陽能系統(tǒng)使用。
7. 鉛碳電池大部份是前端子電池或臥式電池,電池在前面接線,維護(hù)方便。電池層與層之間不需要維護(hù)空間,可大量節(jié)省安裝面積。鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn):
鋰電池的特點(diǎn):
1、鋰電池電壓平臺高:單體電池的平均電壓為3.7V或3.2V,約等于3只鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯(lián)電壓,便于組成電池電源組;
2、鋰電池使用壽命相對較長,使用壽命可達(dá)到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放,有可以使用1000次的記錄;
3、具備高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力,便于高強(qiáng)度的啟動加速;
4、自放電率低,無記憶效應(yīng);
5、鋰電池高低溫適應(yīng)性強(qiáng),可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的處理,可以在-45℃環(huán)境下使用;
6、綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報廢,都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
鋰電池的缺點(diǎn):
鋰電池均存在安全性差,有發(fā)生爆炸的危險。
鈷酸鋰材料的鋰電池不能大電流放電,安全性較差。
鋰電池均需保護(hù)線路,防止電池被過充過放電。
生產(chǎn)要求條件高,成本高。
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