我国开发出一种高性价比的铅炭电池，寿命可提高6倍，充电速度也将提高8倍吗？
来源：宝鄂实业
2019-03-27 18:25
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记者从吉林大学了解到，吉林大学化学学院林海波团队在国际上率先用稻壳制备成高性能的电池级碳材料，并用这种材料开发出高性价比的铅炭电池，其性能达到国际先进水平。日前，该科研成果已建成百吨级超级电容炭和千吨级电池碳生产线。
铅酸电池是应用最为广泛的蓄电池之一。2005年，科学家将铅酸电池和超级电容器结合，发明了超级电池(铅炭电池)，相较于传统铅酸电池，其性能指标显著提高。铅炭电池被称为新一代铅酸电池，是当前国际铅酸电池领域的研究热点。
我国开发出一种高性价比的铅炭电池，寿命可提高6倍，充电速度也将提高8倍
林海波介绍，稻壳中含有二氧化硅与碳元素，将二氧化硅除去后可以形成多孔炭，再经进一步活化，就变成极有应用价值的活性炭材料。“这种活性炭拥有大孔、介孔、微孔的多级孔道结构，具有优异的电化学性能。”他说，只有稻壳能带来这样奇妙的效果，其他比如椰壳、棕榈壳等经过处理后获得的碳材料就没有这种多级孔道结构。
经过10余年努力，团队攻克了生物质稻壳基电容炭的绿色制备工艺、稻壳基电池碳添加剂以及铅炭电池负极等关键技术，开发出高性价比的铅炭电池。相较于普通铅酸电池，铅炭电池的循环寿命提高6倍、充电速度提高8倍、放电功率提高3倍，同时具有成本低的优势。
该铅炭电池已经通过国家化学电源产品质量监督检验中心第三方权威机构的测试。该成果已经在国际核心期刊上发表论文50多篇，申请发明专利20多项。
该项成果实现了稻壳基电池碳材料、铅炭电池以及产品应用的完整产业链，主要用于汽车启停电源、汽车混合动力以及储能领域。
蓄电池投进使用后，必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使蓄电池贮存电能及时地恢复容量，以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验蓄电池容量参数，及促进电极活性物质的活化反应。蓄电池充电和放电状况的好坏，将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命。目前对蓄电池充电的方法很多，选择科学公道的充电方法将会大大进步蓄电池的维护效果。
1、恒定电流充电法
在充电过程中充电电流始终保持不变，叫做恒定电流充电法，简称恒流充电法或等流充电法。在充电过程中由于蓄电池电压逐渐升高，充电电流逐渐下降，为保持充电电流不致因蓄电池端电压升高而减小，充电过程必须逐渐升高电源电压，以维持充电电流始终不变，这对于充电设备的自动化程度要求较高，一般简陋的充电设备是不能满足恒流充电要求的。恒流充电法，在蓄电池最大答应的充电电流情况下，充电电流越大，充电时间就可以缩短。若从时间上考虑，采用此法有利的。但在充电后期若充电电流仍不变，这时由于大部分电流用于电解水上，电解液出气泡过多而显沸腾状，这不仅消耗电能，而且轻易使极板上活性物质大量脱落，温升过高，造成极板弯曲，容量迅速下降而提前报废。所以，这种充电方法很少采用。
2、恒定电压充电法
在充电过程中，充电电压始终保持不变，叫做恒定电压充电法，简称恒压充电法或等压充电法。由于恒压充电开始至后期，电源电压始终保持一定，所以在充电开始时充电电流相当大，大大超过正常充电电流值。但随着充电的进行，蓄电池端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小。当蓄电池端电压和充电电压相等时，充电电流减至最小甚至为零。由此可见，采用恒压充电法的优点在于，可以避免充电后期充电电流过大而造成极板活性物质脱落和电能的损失。但其缺点是，在刚开始充电时，充电电流过大，电极活性物质体积变化收缩太快，影响活性物质的机械强度，致使其脱落。而在充电后期充电电流又过小，使极板深处的活性物质得不到充电反应，形成长期充电不足，影响蓄电池的使用寿命。所以这种充电方法一般只适用于无配电设备或充电设备较简陋的特殊场合，如汽车上蓄电池的充电，1号至5号干电池式的小蓄电池的充电均采用等压充电法。采用等压充电法给蓄电池充电时，所需电源电压：酸性蓄电池每个单体电池为2.4～2.8V左右，碱性蓄电池每个单体电池为1.6～2.0V左右。
3、有固定电阻的恒定电压充电
为补救恒定电压充电的缺点而采用的一种方法。即在充电电源与电池之间串联一电阻，这样充电初期的电流可以调整。但有时最大充电电流受到限制，因此随充电过程的进行，蓄电池电压逐渐上升，电流却几乎成为直线衰减。有时使用两个电阻值，约在2.4V时，从低电阻转换到高电阻，以减少出气。
4、阶段等流充电法
综合恒流和恒压充电法的特点，蓄电池在充电初期用较大的电流，经过一段时间改用较小的电流，至充电后期改用更小的电流，即不同阶段内以不同的电流进行恒流充电的方法，叫做阶段恒流充电法。阶段恒流充电法，一般可分为两个阶段进行，也可分为多个阶段进行。阶段等流充电法所需充电时间短，充电效果也好。由于充电后期改用较小电流充电，这样减少了气泡对极板活性物质的冲洗，减少了活性物质的脱落。这种充电法能延长蓄电池使用寿命，并节省电能，充电又彻底，所以是当前常用的一种充电方法。一般蓄电池第一阶段以10h率电流进行充电，第二阶段以20h率电流进行充电。各阶段充电时间的是非，各种蓄电池的具体要求和标准不一样。
5、浮充电法
间歇使用的蓄电池或仅在交流电停电时才使用的蓄电池，其充电方式为浮充电式。一些特殊场合使用的固定型蓄电池一般均采用浮充电方法对蓄电池进行充电。浮充电法的优点主要在于能减少蓄电池的析气率，并可防止过充电，同时由于蓄电池同直流电源并联供电，用电设备大电流用电时，蓄电池瞬时输出大电流，这有助于镇静电源系统的电压，使用电设备用电正常。浮充电法的缺点是个别蓄电池充电不均衡和充不足电，所以需要进行定期的均衡充电。
