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2016年4月《洲际蓄电池》—翻页版预览

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2016年4月《洲际蓄电池》

产品导购 聚焦·铅炭电池

35 35
洲际蓄电池
洲际蓄电池

聚焦·铅炭电池 产品导购

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洲际蓄电池
洲际蓄电池

产品导购 聚焦·铅炭电池

3377

洲际蓄电池
洲际蓄电池

聚焦·铅炭电池 产调品研导报购告

铅炭电池:

尚存技术难题的 潜力股

铅酸电池历经一百余年的发展,如今单纯依靠 (石墨烯),阻止了负极硫酸盐化现象,改善了
在铅酸蓄电池本身做技术改良,使性能得到大幅度 过去电池失效的一个因素,更延长了电池寿命。
提升是非常难的。而一种完全新的电池技术的成熟 广泛应用于新能源车辆及储能领域。
度还不足以完全取代现有储能方式。
然而,铅炭电池和很多新电池技术或改良技
术一样,仍然存在诸多技术难题和成本压力。

铅炭电池原理及背景

调 铅炭电池技术发展历程十分丰富。

1997年
研 普通铅酸电池在HRPSOC模式下负极易硫化

报 而导致使用寿命短,DrLamLan研究发现:在电

池中加入炭材料可减少HRPSOC工况下硫酸盐的
告 积累,提高电池性能和使用寿命。

2000年

解决电池HRPSOC模式的寿命问题,传统方

储能、动力等新兴市场要求铅酸电池在20%- 式是铅酸电池外并一个超级电容器。澳大利亚工

80% 的部分荷电态PSOC模式下工作, 以确保该应 业与标准研究结构(CSIRO)研发出将电容器碳材料

用场景下的功率输出及良好的充电接受能力, 铅 与铅酸电池负极复合的内并式的超级电池。

炭电池技术便应运而生。 2006年
铅炭电池是一种电容型铅酸电池,在铅酸电 国际先进铅酸电池联合会ALABC发起铅炭电

池的负极中加入了活性炭。你可以这样理解,铅 池示范项目, East Penn成为铅炭电池授权生产商。

碳电池是将铅酸电池和超级电容器两者合一:既 2009年
发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点,也发挥 Exide、Axion、East Penn的铅炭电池研发作

了铅酸电池的比能量优势,且拥有非常好的充放 为先进电池技术得到奥巴马政府2000万美元资助。

电性能——90分钟就可充满电(铅酸电池若这样 2010年
充、放,寿命只有不到30次)。而且由于加了碳 Sandia美国国家实验室对先进的铅炭电池测

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洲际蓄电池

产调品研导报购告 聚焦·铅炭电池

试,模拟测试铅炭电池在混合动力车、功率型或 高到6倍,循环充电次数达2000次;四是性价比
能量型储能模式的寿命性能评估是普通铅酸电池 高,比铅酸电池的售价有所提高,但循环使用的
4-8倍。 寿命大大提高了;五是使用安全稳定,可广泛地
应用在各种新能源及节能领域。
2011年
East Penn 500kWh光电平滑+1MWh光储 性能方面,活性炭的加入,提升了电池的功
一体化电网级铅炭储能项目通过PNM电网验收; 率密度,延长了循环寿命,同时由于活性炭占据
2012年,EastPenn3MW电网级铅炭储能项目通 了部分电极空间,导致能量密度降低,也可能增
过PJM电网验收。 加电极析气量。在工艺方面,活性炭的加入,增
最早期,这部分公司均采用的是负极部分由炭 加了调浆和极片涂布难度。
取代的技术路线。奥巴马对铅炭电池资助项目:
借用南都Narada铅炭电池特点介绍:“有电
申请人 资助M$ 项目内容 池的能量,有电容器的功率。”

Exide 应用铅-炭电极 铅炭电池在国内外最主要的应用场景有储
调 能领域、油电混合汽车领域和微混动力汽车启停
Technologies 技术生产先进的
系统。但从覆盖率看,推广仍然面临着着成本问
with 34.3 铅酸电池,满足 研 题。据悉,铅炭电池的成本费用需要降低至每千
报 瓦小时150-200美元才可行。
AxionPower 微混和中混用电
总体来看,中国仍然处于储能产业化的初
International 需求 告 级阶段,处于多种储能技术并存的状态。铅炭电

生产超电池(铅 池、锂电池以及液流电池等,未来都有可能成为
主流,它们的机会某种程度上不对等,但也不是
酸电池同超级电 不可能。
East Penn Manu-
铅炭电池技术路线及应用
32.5 容器结合)满足
facturing Co. 铅炭电池根据负极工艺的不同,有以下几类:
1.负极全部由高比表面积炭取代,这种铅炭
微混和中混用电
电池实际上应该称之为非对称超级电容器,典型
需求 代表是美国的Axion电力公司。

那么铅炭电池与普通铅酸电池区别究竟在 非对称型超级电容器的电化学性能明显优于
哪?是什么优势让奥巴马对此如此重视? 对称超级电容器,是目前超级电容器研究的热点
和方向。非对称超级电容器具有优良的电化学性
普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅 能,不同孔结构的活性炭也可以组成具有优良电
(PbO2),负极活性材料是铅(Pb),若把负极活 化学性能的结构不对称超级电容器。
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 金属氧化物、导电聚合物等与高比表面积碳
中,则普通铅酸电池变成铅炭电池。 材料的复合与匹配可能是其主要研发方向;不同
的碳材料、水合金属氧化物等也可能成为非对称
铅炭电池将具有双电层电容特性的炭材料 超级电容器电极材料的主要发展方向之一。
(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双功能复合电极(以 2.负极部分由炭取代,典型代表是澳大
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 39
池。 洲际蓄电池

铅炭电池是铅酸电池的创新技术,相比铅酸
电池也有着诸多优势。一是充电快,提高8倍充电
速度;二是放电功率提高了3倍;三是循环寿命提

聚焦·铅炭电池 产调品研导报购告

利亚CSIRO、日本古河(Furukawa)公司和美 间没有明显的相界面,也称之为内混式铅炭电池。
国东宾(East Penn)公司。此种电池也称之为 以上4种类型中,前三种由于工艺复杂、成本
UtraBattery。负极由两部分组成,一部分为海绵
铅,另一部分为炭电极,两部分间有明显的相界 很高,难以实现产业化生产。 目前,铅炭电池主
面,它也是奥巴马所支持的技术之一。 推的都是ALABC引导的在负极活性物质中加入特
殊碳材料的技术,即第四种铅炭电池。
3.采用3D多孔结构的炭来取代或部分取代
负极铅板栅:典型代表是 Warsaw University, 这种技术生产工艺与现有铅酸电池工艺非常
Firefly Energy和CEA-INES公司。 兼容,不需要增加额外的特殊设备,只需改变负
极铅膏的组份及和膏方式,容易实现产业化。
4.用碳来代替部分负极活性物质,但是碳和铅之
而谈到技术就不得不说应用。首先就是铅炭电
铅炭电池与普通铅酸电池的技术指标对比表 池在混合动力汽车中的使用。因为铅炭电池克服了
常规铅蓄电池在部分荷电状态、高倍率充放电条件
指标 铅炭电池 普通铅酸电池 下充放电功率低、易硫酸盐化、寿命短等问题,所
调 以称为混合动力汽车的最佳辅助动力来源。
比功率 240W/kg 180 W/kg
一项铅炭电池与普通铅酸电池、镍氢电池在
IEC61427和 研 混合动力模式下的循环性能对比实现结果显示,
报 由于碳材料颗粒细小,可以细化硫酸铅颗粒,
GB/T 22473- 15次(剩余容 4次
2008循环耐久 量93%) 抑制负极硫酸盐化,因此能够显著延长电池在
寿命(要求大于 告 HRPSoC条件下的循环寿命;同时,碳材料还可

3次) 起“储酸器”的作用,提高电池的放电电位,降
低充电过电位。
80% DOD循环 1600次(剩余 400次
这种混合技术能够在车辆加速和制动期间快
寿命 容量93%) 速地输出和输入电荷,特别适合于微混合动力车
的“停止一启动”系统。铅炭电池可以提高原来
30% DOD循环 3500次(剩余 1000次 铅酸蓄电池的功率,延长使用寿命,因此目前这
一技术在混动或微混启停系统十分受欢迎,但国
寿命 容量93%) 内主要蓄电池厂家能提前重点布局的企业不多。
但可以料想,一旦启停装置成为国内主流汽车生
GB/T 22473- 2.8 2.0 产企业的标配,那将意味着支持高倍率放电的铅
2008充电接收 炭电池将广泛应用,并一举涉水汽车启停的“蓝
能力(要求大 海”市场。

于2.0) 其次是在储能领域的应用。铅炭电池被称作
储能行业未来的“王者”,此言不虚。
GB/T 22473-
2008低温性 长久以来,储能电池技术一直是制约新能源
储能产业发展的关键技术之一。光伏电站储能、
能(-10℃下 90% 80% 风电储能和电网调峰等储能领域,要求电池具有
放电容量大于 功率密度较大,循环寿命长和价格较低等特点。

80%) 但储能市场受国家政策影响较大,目前仍
未完全打开,处于储能产业化的初级阶段,为多
快充能力 1h 12h

SBA-S0101 混 30,000次
合动力用电池 >150,000次

循环寿命

设计寿命(混 5年 2年
合动力型)

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洲际蓄电池

产调品研导报购告 聚焦·铅炭电池

种储能技术的发展提供了宽阔的平台与机遇。因
此,客观来说不论是铅炭电池、锂电池和液流电
池等,在不同的应用领域会有不同的优势,主流
储能技术将由市场选择。

化学储能电池,谁是未来主流?

目前,铅炭电池、锂离子电池和液流电池是 调 混合方式等这些技术难点都需要企业进行大量系
新能源储能电池的三大发展方向。 研 统的研究。

其中,锂电成本相对较高,一致性问题也仍然 告 行业人士认为,从市场应用角度来看,目前
存在;液流电池成本也很高;而铅炭电池是相对实 只有负极加碳的铅炭电池技术最有发展前景,其
际可行的储能技术路线。普通铅酸电池具有低成本 它的均不具备规模化生产的条件。
优势,但其循环寿命短的缺点,导致单位次数储能
成本较高。铅炭电池阻止了负极硫酸盐化现象,延 结语
长了电池寿命,同时也降低了单位次数使用成本,
因此未来在新能源储能领域发展潜力很大。 一项电池技术最终是否受用,市场的检验
才是终极考题。铅炭电池技术也一样,面对不同
国际新能源储能行业,也将铅炭电池作为一 使用场景,不同环境条件,需要电池发挥的性能
项先进的技术,进行积极的研发与应用。 也不同,铅炭电池性能总体而言优于普通铅酸电
池,铅酸蓄电池的一种先进改革,也是铅酸蓄电
最后,还应对国内外铅炭电池生产企业及其 池技术未来发展的主流方向。
关键原材料——碳材料进行一下盘点。
但是,在这一过程中,和很多新电池技术面
国内外铅炭电池主要研发企业:国外有日 临的成本难题一样,铅炭电池的推广也存在成本
本古河(Furukawa)、美国East Penn、Axion 尴尬,如果能够从原材料到制备工艺以及人员配
Power、EXIDE、C&D、江森自控等。国内有双 备各个环节,成本都能得到很好控制,相信铅炭
登集团、南都电源、圣阳、天能、超威、风帆、 电池会成为新能源储能方式中最具竞争力的一匹
骆驼。这些企业几乎的都是采用ALABC引导的在 黑马。
负极活性物质中加入特殊碳材料的技术。
资料来源:电池中国网
铅炭电池用碳材料,是目前铅炭电池的研发      中国证券网
重点。国内外认可度较高的碳材料公司或机构主      北极星电力网
要有:防化院杨院士团队的活性炭、美国卡博特      电车汇
公司、美国特密高公司、日本可乐丽公司、国内      南都电源等
福建鑫森炭业公司等。

由于部分技术因素,铅炭电池在储能领域还
面临诸多挑战。譬如铅炭电池技术门槛高,目前
真正掌握和研发出核心技术的企业很少。简单的
将炭材料和铅粉进行混合,是不能制成铅炭电池
的,反而会对电池性能造成很多负面影响。不同
炭材料的作用原理及效果、炭材料的表面改性、
针对特定场景下的最佳碳含量、铅粉和炭材料的

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洲际蓄电池

聚焦·铅炭电池 产互品动导问答购

互动问答

问题一:铅炭电池在国内算是一项正在研发摸索的新电池技术,您如何评价这一相关
电池技术?

湖北骆驼蓄电池股份有限公司 技术研发部经理 张祖波
铅炭电池技术原则上并不是新技术,我们公司生产的电池一直在用这项技术。Axion、
East Penn以及日本古河其实都没有进行大规模铅炭电池的应用,因为目前铅炭技术的局限
性仍然较大,一个技术放大了、狠了,很容易走向另一个极端。

福建省鑫森炭业股份有限公司 销售经理 陈家棋
目前铅炭电池生产企业比较关注成本,因为国内的铅酸蓄电池企业经营状况普遍并不
是非常好,关注成本是一定的。铅炭电池很有潜力,碳材料的市场也非常大,我们已
经进入这个领域十多年了,正是前瞻性的看准了这一市场。好多企业意识不够,更不
懂技术,利润低,这些都是铅炭电池不能大规模生产应用面临的阻碍。
不得不提的还有石墨烯,这一技术并不成熟,而且很多专家也表示目前石墨烯在电池
中的添加量也就占到1%~2%,成本高,技术方面也达不到要求,将石墨烯做成复合
材料还是有可能的。所以我认为,一段时间内,活性炭仍旧是主流。

问题二:您认为铅炭电池在国内与国外的发展情况是怎样的?请对比谈一下。

国内某大型电池生产集团(应需求,匿名刊登)
技术路线:铅炭电池最早由澳大利亚工业与标准研究结构(CSIRO)研发,完成研发后,
将技术转移给日本古河实现批量化生产,后来美国政府资助East Penn进行铅炭电池的
产业化研发与应用。这几家公司初期采用的都是负极部分由炭取代的技术路线。国内企
业采用的都是ALABC引导的在负极活性物质中加入特殊碳材料的技术。应用领域:铅
炭电池在国内外的主要应用场景均是储能领域、油电混合汽车领域和微混动力汽车启停
系统。产品性能:目前国内外报道的用于混合动力汽车的铅炭电池HRPSOC循环寿命
基本都在10万次左右,用于储能领域的铅炭电池60%DOD循环寿命在2000~3000次。

问题三:铅炭电池的生产流程与设备工艺与普通铅蓄电池有哪些不同?

国内某大型电池生产集团(应需求,匿名刊登)
铅炭电池根据负极工艺的不同,有以下几类:

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洲际蓄电池

互产动品导问购答 聚焦·铅炭电池

1.负极全部由高比表面积炭取代:典型代表是美国的Axion电力公司。这种铅碳电
池实际上应该称之为不对称超级电容器。2.负极部分由炭取代:典型代表是澳大利
亚CSIRO、日本古河(Furukawa)公司和美国东宾(East Penn)公司。此种电池也
称之为UtraBattery。负极由两部分组成,一部分为海绵铅,另一部分为炭电极,
两部分间有明显的相界面。3.采用3D多孔结构的炭来取代或部分取代负极铅板
栅:典型代表是 Warsaw University, Firefly Energy和CEA-INES公司。4.用
碳来代替部分负极活性物质,但是碳和铅之间没有明显的相界面,也称之为内混
式铅炭电池。
以上4种类型中,前三种由于工艺复杂、成本很高,难以实现产业化生产。目前,铅
炭电池主推的都是ALABC引导的在负极活性物质中加入特殊碳材料的技术,即第四
种铅炭电池。这种技术生产工艺与现有铅酸电池工艺非常兼容,不需要增加额外的特
殊设备,只需改变负极铅膏的组份及和膏方式,容易实现产业化。

问题四:国内研发铅炭电池技术的企业数量较少,市场占有率也不够高,您认为阻碍
铅炭电池批量应用的因素有哪些?

国内某大型电池生产集团(应需求,匿名刊登)
主要有以下两点:
1.技术因素:铅炭电池技术门槛高,目前真正掌握和研发出核心技术的企业很少。简
单的将炭材料和铅粉进行混合,是不能制成铅炭电池的,反而会对电池性能造成很多
负面影响。不同炭材料的作用原理及效果、炭材料的表面改性、针对特定场景下的最
佳碳含量、铅粉和炭材料的混合方式等这些技术难点都需要一个企业进行大量系统的
研究。2.市场因素:铅碳电池由于部分荷电态下优异的充电接受能力和循环稳定性,
主要的应用场景是储能领域和微混动力汽车启停系统。储能市场受国家政策影响较
大,目前尚未打开;微混动力汽车启停市场在国内也才刚刚启动,且国内主要蓄电池
厂家能提前重点布局的企业也不多。

问题五:请列举您所了解的铅炭电池及原材料研发生产企业(国内外均可),并简单
谈一下您对这些企业技术产品优势的对比分析。

国内某大型电池生产集团(应需求,匿名刊登)
铅炭电池主要研发企业:国外有日本古河(Furukawa)、美国East Penn、Axion
Power、EXIDE、C&D、江森自控等。国内有双登集团、南都电源、圣阳、天能、
超威、风帆、骆驼。目前国内企业采用的都是ALABC引导的在负极活性物质中加入
特殊碳材料的技术。
目前铅炭电池的研发重点主要集中在碳材料的研究上,国内外认可度较高的碳材料公
司或机构主要有:防化院杨院士团队的活性炭、美国卡博特公司、美国特密高公司、
日本可乐丽公司、国内福建鑫森炭业公司等。

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洲际蓄电池

聚焦·铅炭电池 应产品用案导购例

先进铅炭电池储能系统
解决方案

圣阳电源:隋延波、孔令成

能源的可再生和可持续发展是21世纪的机遇 目前,储能系统在国内外微电网项目中得
和挑战。我国坚强智能电网的构建对储能系统有 到了广泛应用,储能系统可有效提高电网对清
着现实的大量需求。首先,风能、太阳能等可再 洁能源的接纳能力,支撑电网的安全运行,实
生能源的输出功率受自然环境的影响,会产生随 现用户需求侧管理,提高电力设备利用率,降
机性、间歇性波动。其次,随着用电量的增加, 低供电成本,成为智能微电网中必不可少的重
电力消耗的昼夜峰谷差在日益扩大。 要环节。

越来越多具有高度自动化生产线的工业企业 铅酸电池储能失效模式及FCP铅炭电
和涉及信息、安全领域的用户对负荷侧电能质量 池的优化措施
提出更高的要求。储能可使能源具有可调度性,
不仅在发电、输电、变电、配电、用电等环节可 在典型的备电应用中,铅酸电池的主要失效
发挥重要作用,在微电网中也得到广泛应用。在 模式包括正极板栅腐蚀、负极活性物质的硫酸盐
并网运行时,储能系统主要发挥灵活调节和平滑 化及电解液的干涸。而在电网级储能系统的循环
波动等功能;在离网运行时,储能系统可作为微 充放电应用中,铅酸电池的主要失效模式包括正
电网的主电源,保持微电网的电压和频率稳定, 极板栅腐蚀、活性物质软化及负极活性物质的硫
确保微电网的稳定运行。

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洲际蓄电池

应产品用导案购例 聚焦·铅炭电池

酸盐化。圣阳电源与日本古河电池株式会社战略 随着储能系统的规模化应用,FCP铅炭电

合作,引进国际领先的的铅炭技术生产的FCP铅 池在规模化生产的基础上可望把度电成本降至

炭电池,采取如下优化措施,革命性地把电池的 0.4元以下,可见FCP铅炭电池性价比优异,经

循环寿命70%D0D提高到了4200次以上,凭借先 济性领先,为储能系统在可再生能源接入、负

进的铅炭技术、精良的制造工艺和优异的系统集 荷区消峰填谷、微电网储能中的规模化应用提

成技术,在储能系统中高压电池组(600V)的 供了条件。

循环寿命亦可达到3500次以上。

1)新型的耐腐蚀合金,提高了板栅的耐腐蚀

寿命;

2)专用的极板活性物质配方和特殊添加剂,降

低正极活性物质软化速率,提高正极循环次数;

3)采用先进的碳材料作为负极添加剂,提高

充电接受能力,减少负极硫酸盐化,更适合部分 应
荷电状态(PSOC)条件下使用; 用

4)采用新型电解液配方和特殊添加剂,降低

电池内阻,提高充放电效率并缓解电解液分层和 案 度电成本对比
负极硫酸盐化;

5)采用先进的制造技术和严格的制造工艺, 例

保证产品的一致性和可靠性。 *备注:电池度电成本计算公式如下:

储能市场的关键指标:度电成本 典型案例1:可再生能源平滑接入

大多数储能技术以每千瓦或每千瓦时计算 林洋总部微网
出的成本太高,阻碍了储能的广泛采用。尽管传 系统由2MWp屋顶光伏,76KWp车棚光
统铅酸电池价格较低,但因较短的循环寿命,储 伏,10KW风机,充电桩、500/500KWh电池
能系统中其度电成本也不具有优势;锂离子电池 储能系统(其中:250KW/250KWh铅炭电池
虽然单体可以实现几千次的循环寿命,但因单体
容量小、大量单体成组后的电池组循环寿命大
幅缩短,在储能系统用的高压电池组(600V)
80%DOD达到2000次就是很高的门槛,储能系
统中其度电成本依然较高。

凭借优异的循环性能,FCP铅炭电池把度
电成本大幅度降低至约为锂离子电池的1/2、
传统铅酸电池的1/3,如下是考虑电池充放电
能量转换损耗及残值、不考虑不确定的运输和
货款占压成本基础上,对传统铅酸电池、锂离
子电池和FCP铅炭电池在储能系统中度电成本
的经济对比。

45
洲际蓄电池

聚焦·铅炭电池 应产用品案导例购

储能系统)组成,采用高效的变流及控制设 典型案例3:微电网储能
备,以及先进的微电网能量管理系统,能够实
现自动控制、保护和管理。该系统可以及最大
化利用分布式发电和发挥储能系统最佳效能的
控制指标,实施调整控制策略,实现与外电网
的双向互动和系统全自动化运行。

典型案例2:负荷区消峰填谷

上海电力学院智能微电网示范与研发中心



上海电力学院智能微电网示范与研发中心建
用 设工程是上海电力学院085工程重点建设项目, 该

高密度多接入点建筑光伏系统并网 案 项目位于上海电力学院杨浦北校区(长阳路2588
与配电网协调关键技术课题 号),将充分利用校园内的楼顶以及空旷地带安装

例 一定容量的光伏发电与风力发电系统,并接入微型

燃气轮机、储能装置、电动汽车充电站、模拟柴油

863先进能源技术领域智能电网重大课题 发电系统,与大电网一起为校园内负荷供电,工程

六——高密度多接入点建筑光伏系统并网与配 计划建设光伏222.75kW,风电10kW,微型燃机

电网协调关键技术,由中科院电工所牵头,中 55kW,模拟柴发50kW,接入负荷208kW,储能

国电力科学研究院、天津大学、上海电力学院 系统规模300KW(其中:100KW/500KWh铅炭电

等国内多家科研机构和优秀企业,历时4年共 池储能系统),另外在研究生宿舍楼建设智能用电

同研发完成。课题依托20MW区域性高密度, 系统实现智能用电双向互动。

多接入点建筑光伏示范项目,掌握并网稳定控

制、电能质量调节、系统安全保护、能量管理 未来前景
四方面的关键技术和核心设备,形成高密度建

筑光伏系统与配电网协调运行的技术体系,为 储能作为实现以可靠和具有经济效益的可再

我国大规模推广区域分布式并网发电系统提供 生能源为基础的能源供应体系的关键决定因素。

技术支持。 圣阳电源铅炭电池储能系统,可全面应用于包括

作为课题关键考核指标的电池储 可再生能源接入、削峰填谷、微电网等用分布

能系统选用了我司FCP铅炭储能电池 式、规模储能系统。凭借其优异的循环性能和卓

(1MW/500KWh)、管式胶体电池集装箱 越的成组性能,度电成本直逼抽水蓄能,提供了

式储能系统(1MW/500KWh),模块化的 当前具有很好经济性的化学电源规模储能系统解

设计,实现了储能系统的集成化、集约化,分 决方案,在合理整合扶持政策,大幅提高补助资

布式接入储能容量达1MWh,最大输出功率 金效率的基础上,可推进规模储能进入商业化运

达2MW。 营新阶段。

46
洲际蓄电池

新产品导新购技术 聚焦·铅炭电池

基于荷电态深循环技术的
新型高效铅炭电池

江苏华富储能新技术股份有限公司

长期以来,我国储能领域大部分使用传统铅 创新引领铅炭技术革命
蓄电池,存在着寿命周期短、比能量低等诸多瓶
颈;部分工程仍依赖日本古河等国外厂家的新型 铅炭电池是铅酸电池的创新技术,是将铅酸
铅炭电池,目前急需国产同类产品替代。 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
江苏华富储能科技股份有限公司(以下简称 能量优势,且拥有非常好的充放电性能。而且由
江苏华富)研发的目标产品集成了铅炭复合、微 于加了炭(石墨烯),阻止了负极硫酸盐化现象,延
结构仿鸟巢隔板、云胶电解液、石墨复合板栅、 长了电池寿命。
电极稀土改性等技术,是一种兼具电容与电池特
性的铅炭电池,具有比能量高、循环寿命长、适 47
应温差宽、安全可循环使用等优点,可广泛应用 洲际蓄电池
于分布式电站、智能电网等储能领域。

该项目的实施,对自主开发我国新一代新
型铅炭电池,结束国外铅炭电池在我国的垄断
地位,带动国内电池产品升级,巩固我国储能
产业地位,发展新能源经济具有重要意义。

在此,将这一铅炭电池技术向所有业内人士
进行普及,希望能够使更多人了解我国铅炭电池
的研发进度,激励企业自主研发热情,增强品牌
辨识度。

聚焦·铅炭电池 新产品导新购技术

但目前铅炭电池的研发仍存在一些技术难 潮中不被淘汰,那么必须要研发安全性高、成本

题,江苏华富的科研团队经过长期的试验研 低、性能好的新型铅炭电池。

究,在铅炭电池的技术突破和创新上取得了重

大进步。 先让市场满意,再谈收益
1.研发适合于铅炭电池的超级活性炭材料

宏量制备,解决了电池析氢问题;制备相对均 铅炭电池在储能领域的应用历经了长久的

匀的4BS粉,解决活性物质软化脱落等技术难 试验与研究,由于其发展还处于初级阶段,部分

题;完善云胶电解液,解决易分层、易干涸、 国内企业花巨资引进国外技术,开发铅炭储能电

易外溢难题。 池。实现在光伏输出功率平滑和削峰填谷、风电

2.研究石墨复合板栅控制技术,提高活性物 输出功率平滑、电网调频示范项目中的成功应

质的利用率和电池的比功率,使电池铅的使用量 用,铅炭电池在分布式储能领域的潜力正在逐步

较常规铅蓄电池减少20%以上。 被挖掘与释放出来。

3.开发先进的真空合膏技术和智能化化成、 新 据江苏华富负责人介绍,其自主研发的铅炭

快速充电控制技术等关键制造设备及成套生产工 产 电池项目在企业自主研发出的云胶电解液等技术

艺,提高电池生产效率,降低使用成本。 品 基础上,借助产学研合作单位南京航天航空大学

4.研发一种能量平衡智能管理系统,实现电 新 2项国家“973”计划课题、1项国家自然科学基

池自我保护、自我调节、自我平衡,实现远程监 技 金项目、1项省自然科学基金项目、1项省科技支

控和电池数据在线传输,延长使用寿命。 术 撑计划及31项专利技术,成功开发出一条简易可

5.优化废旧电池回收利用技术,实现废旧电 行的铅炭电池量产路线,解决了高效低成本储能

池循环高效利用,利用率达96%以上。 电池的商品化难题。

江苏华富这一项目走在了国内铅炭电池技术 其铅炭电池技术受到了国际、国家层面的

的前列,拓宽了铅炭电池储能应用的道路。然而 多次肯定与赞扬,并得到了中国电池工业协会

受制于技术和成本,国内分布式发电储能电池市 及中国物理与化学电源行业协会的推广。被列

场中,国产铅炭电池市场占有率并不乐观。 入省重点技术创新导向项目、省高新技术产

我国分布式发电储能电池仍然主要依靠 品、江苏省重点推广应用的新技术(新产品)

进口,去年美国能源部发布的“美国2011— 等名录。

2015年储能规划”中明确了对液流电池、钠

基电池、锂离子电池、先进铅炭电池等储能技

术的近期和远期发展目标,国外大型知名企业

将铅炭电池技术作为其市场主要竞争力,对我

国进行封锁,价格高昂,服务、维修、更换都

十分困难。

但正因为可借鉴经验有限,江苏华富的勇气

与成绩才更显珍贵。目前,我国还处于储能产业

化初级阶段,多种储能技术处于并存状态,在不

同的应用领域都有各自的优势。然而,出于综合

性比较,我国储能产业绝大部分还要依靠传统的

铅蓄电池,如果希望在新电池技术层出不穷的浪

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新产品导新购技术 聚焦·铅炭电池

这把交椅非太阳能和风能莫属了。而储能技术一

直是太阳能、风能利用的关键技术,更是其产业

链最为薄弱的环节之一。

因此,部分国内企业不惜花巨资引进国外技

术,开发铅炭储能电池,在光伏输出功率平滑和

削峰填谷、风电输出功率平滑、电网调频示范项

目中实现成功应用。由此,铅炭电池在电力储能

方面的良好应用前景也正式拉开了帷幕。

《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》

将“分布式发电”、“大容量储能”列入了“9

个重点创新领域”和“20个重点创新方向”;

《促进铅酸蓄电池和再生铅产业规范发展意见》

新 中也明确:“加强双极性密封电池、超级电池、
产 泡沫石墨电池等新型铅酸蓄电池的技术研发,推

品 广卷绕式、胶体电解质铅酸蓄电池技术……”;

新 今年中央一号文件“今年要解决505万户农村

技 “低电压”问题,实现4.5万户、18.8万无电人口
术 通电”提供保障。

因而,铅炭电池在我国整体能源改革任务

中将担任起不可或缺的关键角色。江苏华富铅

炭电池项目涉及到石墨烯材料、电力电子、稀

土材料、新能源发电等多个学科领域的技术,

带动了相关产业的共同发展,其附加值同样可

目前,江苏华富已经生产出具有功率密度 见一斑。
大、循环寿命长、适应温度宽、安全性能好、价 对我国分布式储能市场来说,这一技术的

格低廉等特点的新型铅炭电池,中试产品在北京 突破和项目实施,将结束国外高容量、低成本储
中能光谷能源科技有限公司、北京锦能伟业能源 能电池在我国的垄断地位,实现新型铅炭储能电
科技有限公司、新疆伊俪光机电工程有限公司、 池的国产化,迅速缩短与国外先进生产水平的差
上海倍瑞等多家公司配套使用在新疆无电区光伏 距,大大提高铅蓄电池的清洁化生产水平。
电站、新疆建设兵团光伏供电系统等国家(省)
重点工程应用,性能稳定,部分产品经过了高 完善、拉长太阳能(风能)发电产业链;支持我
寒、高海拔地区等恶劣环境下使用,各项性能均 国新能源战略实施;发展新能源经济。铅炭电池
将走在产业链发展的最前沿,江苏华富已经做好

远远超过国内同类产品,能够满足规模化太阳能 了准备,你呢?

储能要求。

民生,高于一切

21世纪,最有发展潜力的新型绿色环保能源

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聚焦·铅炭电池 产品导购

一款高性能超级铅炭电池
用活性炭材料

铅炭电池:追求市场竞争力?原材料性价比才是精髓。

无论是储能电站还是电动汽车,往前进一步 因此铅炭电池的成品质量、性能好坏,与碳材料
发展遇到的瓶颈,几乎都指向电池技术。 有着直接的关系。

事实上,现有的电池技术中,不管是应用最 那么究竟什么样的碳材料才是铅炭电池的优
为广泛的铅酸电池,还是后起之秀锂电池,各自 选呢?有哪些衡量标准?在此,本刊向大家一款
都有难以逾越的缺陷。前文本期专题中提到的铅 由专业生产研发机构,历经10余年,与各大高
炭电池,正是铅酸电池技术突破而来的一款新的 校和国内知名电池生产企业联合探索研发的铅炭
电池技术。 电池用碳材料——第三代铅炭电池专用炭 SPC-
03RS 电容活性炭。它不仅仅是满足生产需求那么
铅炭(lead-carbon)电池早先是由Axion 简单,还有更高的性价比优势。
Power公司提出,一种基于铅碳技术的新型蓄电
池。它是将高比表面碳材料(如活性碳、活性碳 超级电容炭电镜图
纤维、碳气凝胶或碳纳米管等)掺入铅负极中,
发挥高比表面碳材料的高导电性和对铅基活性物
质的分散性,提高铅活性物质的利用率,并能抑
制硫酸铅结晶的长大。

原理和超级电池相似,它是另一类的超级电
池,拥有多种优势,例如质量轻、体积小、充电
快、放电功率高、循环寿命长、性价比高、使用
安全稳定等,因此铅炭电池被誉为21世纪新能源
领域最有市场潜力的电池技术之一。

然而深究下去便会发现,铅炭电池与传统铅
酸电池的不同之处就在于负极中添加的碳材料,

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