铅炭电池具有哪些优势？

铅炭电池具备技术成熟、低成本、安全性高等优势。

1、 电池技术成熟：承袭铅酸电池成熟技术，负极掺炭提升寿命和能量密度

铅炭电池技术本质上沿袭了铅酸电池的电化学反应原理，并对原有电极板技术 进行改进以提高电池整体循环寿命等性能。 同时，由于电池结构、生产工艺、所需原材料等与传统铅酸电池具有较多共同 之处，因此传统铅酸电池生产线可在经过技术升级、部分环节改造后转产铅炭电池， 铅炭电池的大规模生产也具有一定优势。 铅酸电池包含正极板组、负极板组、隔板、电解液、容器等结构组成。正极板 活性物质为二氧化铅，负极板主要活性物质为铅。放电过程中正负极板上会形成细 小松软的硫酸铅晶体，充电过程中硫酸铅歧化为铅与二氧化铅。 铅酸电池因其性价比、回收率及安全性高、市场规模大等优势，广泛应用于电 动车、汽车及能源存储等领域，其在能源市场占比超过其他电化学电池的总和。 但 铅酸电池仍然存在比能量密度低、循环寿命短等问题。 铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是 在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。相比于传统的 铅酸电池，在“平行机理”效应下，实现了铅离子到铅的转换，从而使电化学反应 循环往复，但难溶的硫酸铅会阻断反应的进行，致使反应中止。碳材料在负极中所 起的作用主要是建立导电网格、形成双电容层、抑制难溶硫酸铅晶体的形成、增加 活性作用位点等，在减少铅用量的同时延长电池寿命，使电池性能得到综合提升。

根据负极板碳材料的混合方式不同，可将铅炭电池分为外并式铅炭电池、内并 式铅炭电池、内混式铅炭电池等。

铅炭电池将铅酸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能量优势，且拥有较好的充放电性能。而且由于 加了石墨烯，阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长 了电池寿命。

铅炭电池材料技术是储能电池领域的主流技术，因其成本低、安全性高等突出 优势，大容量铅炭储能电池可广泛用于太阳能、风能、风光互补等各种新能源储能 系统，智能电网、微电网系统、无市电、恶劣电网地区的供电储能系统，电力调频 及负荷跟踪系统、电力削峰填谷系统以及生活小区储能充电系统等，是主流储能电 池之一。

2、 安全性：铅炭更适应高价值设备及人群密集场所储能需求

在新型储能中，电化学储能以效率高、响应快、建设周期短、技术适应性强等 优势，近年来发展迅猛，逐渐成为储能电站的主流。而在电化学储能中，锂离子电 池虽然凭借能量密度高，技术成熟的优势占超过 90%的比重，但也由于事故多发， 用户对电池安全性的考量进一步提升。 锂电池由于使用有机物质作为电解液溶剂，当不正确使用时(热滥用、电滥用和 机械滥用)，磷酸铁锂等类型的锂电池会发生不可逆的热失控行为，存在较大的火灾 危险性。在储能电站、变电站等实际运营场景中，往往将成百上千节的电池单体经 过串并联后形成电池模组或者电池簇后集中使用。在该种情况下，一旦其中某节电 池发生火灾，其释放的强热、燃烧等行为会造成周围电池温度上升，导致整个电池 模组的热失控，甚至造成整个电池系统的火灾、爆炸事故。

在模拟燃烧实验中，锂电池的燃烧过程包括受热鼓胀、初次射流火、稳定燃烧、 多次射流火、火焰熄灭等过程。不同 SOC（电池中剩余的电荷余量，100%为满电） 状态下，锂电池会产生 2-3 次射流火，100%状态下热失控温度仅为 167℃，而燃烧 峰值温度将达到 573℃。

同时在机房、汽车等类型的受限空间内，锂电池的热失控自燃会产生大量可燃 性气体及有毒气体，可燃性气体主要包括烷烃类气体和一氧化碳，有毒性气体主要 包括一氧化碳、氰化氢、二氧化氮、氯化氢等。大量可燃性气体产生并聚集，容易 在短时间内形成爆炸性混合气体，使爆炸成为大概率事件。大量急性中毒类气体产 生并聚集，会对现场无防护人员造成速杀性致命伤害。

2022 年 6 月，国家能源局公布《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022 年版）（征求意见稿）》。要求中针对火灾事故共提出 12 条细则，其中针对锂电池、 铅炭电池、储能站相关的细则包括： “电化学储能电站站址不应贴邻或设置在生产、储存、经营易燃易爆危险品的场 所，不应设置在具有粉尘、腐蚀性气体的场所，不应设置在重要电力设施保护区内。” “中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动 力电池；选用梯次利用动力电池时，应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评 估。” “锂离子电池设备间不得设置在人员密集场所，不得设置在有人居住或活动的建 筑物内部或其地下空间。锂离子电池设备间应单层布置，宜采用预制舱式。站房式锂离子电池设备间，单个防火分区电池容量不宜超过 6MW·h；超过 6MW·h 时， 室内应设置固定自动灭火系统，系统的灭火效果和技术参数应符合本文件 2.12.6 的 规定。” “锂离子电池设备间内应设置可燃气体探测装置，当 H2 或 CO 浓度大于 50×10 －6（体积比）时，应联动断开舱级和簇级断路器，联动启动通风系统和报警装置。 铅酸/铅炭、液流电池室内应设置可燃气体探测装置，联动启动通风系统和报警装置。” 相较锂电池而言，铅酸/铅炭电池由于自身结构及反应机理，主要使用稀硫酸水 溶液作为电解液，不会发生热失控、自燃爆炸情况。因此在锂电池使用受限制的特 殊环境如人群密集场所或高价值设备机房，此类场合的备电、储能项目方面铅炭电 池凭借其较高的安全性，适用性更强且带来的安全隐患更少。