双登集团解读铅碳电池性能特点及其在储能市场应用
发布日期：2016/8/23
近年来，由于煤炭等传统能源日益减少以及环境污染日趋严重，极大促进了风能、太阳能等新能源的发展。新能源发电却因气候、天气条件的显著影响而表现出较大的随机性、间歇性等不稳定性因素，因此需要高效的储能技术以实现新能源发电平滑输出。同时储能技术还可用于电网调频，改善电能质量，以及“削峰填谷”，提升经济效益。据CNESA不完全统计，中国2015年电化学储能项目装机规模达到105.5MW，并且在2010～2015的五年里保持着较高的增长速度，如图1所示。2015年，“电改9号”文和六个配套文件发布，为新能源持续健康发展注入强劲动力。近日，《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》出台，完善了电储能参与调频调峰辅助市场服务的补偿机制。2016年，随着相关政策的落地实施，储能市场蓄势待发。
图1 中国电化学储能项目累计装机规模(2000--2015)
电化学储能技术种类繁多，实际应用时，功率性能、充放电效率、循环寿命、安全可靠性都应满足储能系统的要求。铅酸蓄电池作为一种成熟技术，优势明显。但是传统铅酸蓄电池循环寿命不足，导致其成本过高，成为制约其市场推广的关键原因。铅酸电池在风光发电等的储能应用场景中，蓄电池一般均处于PSOC模式下工作。对负极来说，在部分荷电态使用模式下，生成的PbSO4会在海绵状铅和已经沉积的硫酸铅表面结晶，形成PbSO4的紧密堆积层 [图2(a)]；当进行充电时，由于PbSO4为不良导体，PbSO4堆积层内部的硫酸铅不能较好的进行反应。而储能场景中较大的充电电流，使负极板电位快速增加，在内部PbSO4反应前，容易造成负极水中的氢离子还原为氢气[图2(b)]，限制了硫酸铅的完全转化。随着大电流充放电循环次数的增多，将加速硫酸铅在负极表面的堆积，最终导致负极板充电接受能力下降，电池失效。
双登集团根据普通蓄电池在储能场景的失效模式，对电池的板栅、隔膜、壳体等进行全新设计，针对性的开发出了铅碳电池。1） 在板栅设计上，采用了新型板栅结构设计，使板栅与与铅膏接触面积提高80%以上。同时，自主研发了新型高耐腐蚀性合金，腐蚀速率比传统合金减少一半以上。
通过采用恒电流腐蚀方法进行高温合金腐蚀加速试验，对比自主研发的高温耐腐蚀合金（1#）和普通正极合金（2#~11#），测试表明自主研发的高温耐腐蚀合金腐蚀性能是普通正极合金的1倍以上。
2）在负极配方上，优选数十种炭材料，通过采用专有炭材料分散技术，使炭材料均匀分散在负极活性物质中，有效抑制了负极硫酸盐化，大幅提升充电接受能力和低温性能。
3） 在正极活性物质优化上，添加了正极专用活化剂，电池化成后α-PbO2＞80%。
a）添加正极专用活化剂铅膏
b) 普通铅膏
随着铅碳电池负循环寿命提升，正活性物质脱落等造成的正极失效问题凸显出来。通过将正极活化剂加入到正极铅膏中，可以实现电池化成后α-PbO2＞80%，大幅度的提高了正极活性物质强度，有效提高正极寿命。
充电接受能力是铅碳电池的关键指标之一，铅碳电池的充电接受能力可达到普通铅酸蓄电池的2倍之多。
在30% ~90%PSOC循环状态下，双登铅碳电池已循环4500+，仍为额定容量的97.5%，电池状态良好。
对成组电池系统电压检测，系统电池一致性好，成组电池开路压差小于13mV，对成组电池进行放电，放电终压差小于61mV。
（1）风能、太阳能发电的健康发展、智能电网的建设和未来峰谷平衡问题的解决，将给储能应用带来巨大的发展空间。（2）铅碳电池具有PSOC循环寿命长特点，运营稳定，是目前相对经济可行的电力储能技术路线之一。
（3）铅碳电池储能技术在光伏储能、风电储能、电网调频示范项目中的成功应用，说明铅碳电池在电力储能方面具有很好的应用前景。
来源：洲际传媒
[←返回]
