在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的2025SMM全球电池技术大会-主论坛上，超威集团研究院 铅酸分院院长 黄伟国围绕“铅炭储能电池的研究进展”的话题展开分享。

铅炭储能电池的技术背景

铅炭储能电池的技术背景

传统铅酸储能电池的优势：

（1）本征安全，管理系统与消防要求相对较低；

（2）产业链完整，制造工艺成熟；

（3）回收再生利用率高，残值高，回收再生工艺与产业链成熟。

传统铅酸储能电池的短板

（1）比能量低；

（2）循环寿命相对较短，需要通过大量富余设计（板栅、活性物质等），以牺牲比能量和成本来获得相对较长的寿命。

制约传统铅酸电池循环寿命的失效模式

PCL-1 板栅界面效应（“无锑效应”或“无锡效应”）；

PCL-2 正极活性物质软化；

PCL-3 负极硫酸盐化！

板栅腐蚀。

铅-炭电池技术原理

铅炭储能电池的核心技术优势

1. 部分荷电态（PCOS）循环性能极强,比普通电池可高一个数量级；

2.循环寿命长，相比传统铅酸电池，循环性能提升3~5倍；

3. 充电接受能力强，充放电速度更快，可快充；

4. 能量效率高，85%~92%；

5. 低温性能好，-20℃≥70%；

6. 自放电低，≤2%/月。

超威对铅炭储能电池的研发进展

铅-炭负极的技术研发——炭的作用机理

据其对炭的作用机理，炭黑类和活性炭类的对比来看，研究发现，不同的活性炭结构，铅枝晶的生长形貌不一样，构成活性炭的类石墨微晶的结晶度以及表面缺陷的规整性，结晶度高，导电性好，规整性好，更有利于形成比表面更高的片层状枝晶，有利于电极的循环可逆性。

炭的作用机理-石墨类

作用：

(1)J. Settelein（2017年）对膨帐石墨与球状石墨表面铅枝晶的结晶情况进行了研究，发现膨胀石墨更有利于铅枝晶的生长；

(2)Karel Micka（2012年）认为石墨在负极有位阻效应，可以抑制硫酸铅晶体的长大；

(3)我们对球状石墨和天然鳞片石墨的铅枝晶生长进行了研究，发现天然鳞片石墨更有利于形成发散性好的片状枝晶，而球状石墨表面的枝晶围绕球状石墨表面形成包覆结构，不利于海绵铅的表面积的提升。

铅-炭负极性能测试1——高倍率(5C,2.5%DOD, 50%SOC）

得出结论：在5C高倍率部分荷电态下，铅-炭电池循环性能提高近10倍。

铅-炭负极性能测试2--中等倍率(2C，3.4%DOD，50%SOC)

得出结论：在2C高倍率部分荷电态下，铅-炭电池循环性能提高近10倍。

铅-炭负极性能测试3——低倍率（0.5C，30~80%PSOC）

在0.5C倍率部分荷电态下，在动力工况下，铅-炭电池循环性能提高近3倍。

铅-炭电池板栅合金开发——正极板栅合金

长寿命正极合金有两个开发任务：

1、合金本身的耐腐蚀性、抗蠕变性、拉升强度；

2、合金腐蚀层的导电性、稳定性、与活性物质的结合力。

正极板栅合金配制工艺的研究

通过合金制备工艺的研究，采用独特的合金配制工艺，提高板栅合金的耐腐蚀性。

合金元素对正极板栅性能影响研究

结论：经1.28酸3A恒流腐蚀测试，Ame合金板栅与常规合金板栅腐蚀失重率相差甚微，但腐蚀后加AMe板栅较完整，腐蚀及强度优于常规。

元素对正极板栅合金的抗腐蚀性影响研究

小结：

AEM3的添加的确可以抑制合金的腐蚀。

AEM3合金与传统合金的腐蚀层产物一致，为PbSO4与PbOx(1

添加AEM3后的腐蚀产物均匀分布，AEM3促进PbSO4形核，因此细化了PbSO4。

元素对正极板栅合金的修饰机理研究

结论：AEM1合金的Pb(Ⅱ)腐蚀层的粒径较小，具有更低的阻抗，因此在更高电位下，可以更易形成导电性好的PbO2层，进而提高电池的循环寿命。

此外，黄院长还分享了元素对正极板栅合金腐蚀层界面结合力的影响以及新型正极板栅合金循环性能测试对比结果。

铅-炭电池长寿命正极活性物质研发

铅-炭电池长寿命正极活性物质研发——添加剂构建实心骨架

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