铅碳电池在哪里神圣?新能源汽车,说爱你不容易

铅炭电池在哪里神圣?很多人可能一时摸不着头脑,但铅酸电池太熟悉了。严格来说,铅碳电池是一种电容铅酸电池,正极为二氧化铅,负极为铅碳复合电极,电解质为硫酸溶液。铅碳电池将石墨、活性炭、石墨烯等具有电容特性的碳材料引入传统铅酸电池的负极,抑制负极活性物的硫酸盐化,大大提高了电池的充放电功率,显著提高了电池的循环寿命。

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一、继续安全,回来还是少年

铅酸电池具有生产成本低、安全性高的绝对优势,牢牢占据了两轮电动汽车的绝大多数市场。同样,由于其循环寿命和比功率低,放电过程中性能迅速下降,铅对环境影响较大,其进一步发展受到很大限制。近年来,以铅碳电池为代表的新型铅电池诞生了,并在混合动力汽车和储能领域得到了示范和应用,特别是在储能领域。

在政策方面,明确规定锂电池储能电站不得设置在拥挤的地方,也不得设置在有人居住或活动的建筑物内部或地下空间。然而,高安全性铅碳电池被重新列入储能指导目录。中心城区电网侧的使用场景有利于充分发挥铅碳电池的优势。此外,铅碳电池支持层压安装。与锂电池的独立仓库存储相比,它将大大节省空间。对于一个土地和金钱都很明显的城市来说,优势是非常明显的。

近日,宁夏中卫塞上江南200MW/400MWh共享储能示范项目和吉阳绿色储能200MW/400MWh共享储能电站项目中标候选人公告陆续公布。两个共享储能项目共800MWh采用AGM铅碳储能技术,可见他们对铅碳电池的热爱。

二、新能源汽车,说爱你不容易

虽然铅碳电池在充放电效率和频率上比传统铅酸电池取得了质的飞跃,但铅碳电池的主要技术瓶颈尚未完全解决。与锂电池相比,其循环寿命短、充放电深度浅、充放电率低的缺点在两轮电动汽车和储能领域可能不够明显,但一旦进入汽车领域,特别是在电动汽车行业普遍的里程焦虑面前,就暴露出来。由于在电动汽车领域,铅碳电池与中高端汽车标志的三元锂电池没有太大的可比性,下面将其与同样便宜的磷酸铁锂电池进行比较。

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与磷酸铁锂电池相比,铅碳电池具有较高的安全性,主要体现在铅碳电池采用无机电解质溶液,无易燃材料,能量密度相对较低,温升过程时间长,易于电池管理系统监控管理,加上阻燃ABS电池外壳,无燃烧问题,安全性有很好的保证。铅碳电池也低于磷酸铁锂电池,铅回收行业已经形成了一个成熟的系统。

但硬币的另一面是,随着高活性碳材料被引入电池负极,除了正常的电极反应外,碳材料表面还会同时发生氢分析和失水副作用,这将降低电池的循环寿命。而且正极板栅在酸性电解液环境下容易腐蚀,对电池寿命也有负面影响。铅碳电池的充放电深度为70%,循环寿命约为1600次。但在深充放电深度下,铅碳电池的电化学副反应会加剧,恶化电池的循环性能。因此,目前铅碳电池的充放电深度为40%-70%,铅碳电池的运行适用于浅充浅放。在里程焦虑明显的电动汽车领域,这些都是致命的。

第三,老龙头要焕发新的活力,还要靠软实力

从铅碳电池的数量和性质也可以看出,目前玩家很少,他们都是铅酸电池的老玩家。其中,双登集团是中国最早的铅碳电池研发企业之一。早在2009年,它就开始不断研究和调整电池材料、合金制备、板栅结构、原材料比例等方面,并开发了高循环寿命的铅碳储能电池产品。 

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天能股份也是中国最早开发和推广铅碳储能技术的企业之一。公司参与建设的多个铅碳储能电站实现了投产、长期稳定的设计效果和示范效果,铅碳电池 2025 年度规划产能约 30GWh。铅碳电池的应用场景是基站和工商储能,公司下游客户包括中电投资、国电网、中国移动等电力通信行业巨头。

软件方面,长兴太湖能谷科技长兴太湖能谷科技有限公司作为铅碳储能系统的龙头企业,成立较晚(成立于2016年),只有67年的历史,但集物联网、人工智能、电池电极拓扑控制TEC-EngineTM技术于一体,建立了电化学储能实时远程大数据管理平台,管理电池模块的整个生命周期。在用户方面,该系统可以帮助企业实现虚拟增容、削峰填谷、稳定电力和备用电源等功能。在发电侧,该系统可以帮助风景电站降低弃风弃光比例,平稳输出电力。在电网侧,可以帮助电网调频调峰,需求侧响应,增强电网弹性。目前,太湖能谷“智能铅炭储能系统”已广泛应用于浙江、江苏、上海等地,覆盖珠三角、华中、三北新能源基地。

众所周知,在电池领域,没有一个方案是万能的,也没有一个方案是完美的。像三元锂电池和磷酸铁锂电池一样,铅碳电池的优缺点非常明显。关键在于能否准确把握各自的细分市场领域和应用场景,准确快速切入,值得期待铅碳电池昨日恢复铅酸电池的辉煌。

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