在固定式應(yīng)用中，鉛酸電池的傳統(tǒng)角色主要是提供后備電力，同時(shí)根據(jù)所在位置提供電力調(diào)節(jié)功能。在典型應(yīng)用中，蓄電池的實(shí)際使用率(放電)是很低的，而它服務(wù)生涯的大部分時(shí)間是處于浮充狀態(tài)。

然而，在大型電網(wǎng)系統(tǒng)中，儲(chǔ)能的使用更接近于重復(fù)充放電操作的循環(huán)應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，相較于其它的儲(chǔ)能系統(tǒng)，傳統(tǒng)的后備電源技術(shù)顯得效果不佳。就算是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于循環(huán)應(yīng)用的鉛酸電池，若未針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正確選型，或者在一定程度上降低了預(yù)期使用壽命，都會(huì)和其它替代技術(shù)一樣，表現(xiàn)得不盡如人意。相較于其它解決方案，它主要的成本優(yōu)勢(shì)也將不復(fù)存在。

隨著鉛碳技術(shù)向商業(yè)化的發(fā)展，許多限制傳統(tǒng)鉛酸系統(tǒng)性能的因素已逐步消弱或不復(fù)存在了。鉛碳電池的不飽和充電（PSoC）特性和循環(huán)充放電時(shí)電極的穩(wěn)定技術(shù)，再加上并未增加的成本等多方面優(yōu)勢(shì)，都大大提高了鉛碳技術(shù)在各類(lèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

高級(jí)鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)（ALCESS）特別適合于電網(wǎng)中比重日益增大的可再生能源的電力傳輸。一般而言，電網(wǎng)堵塞限制了低成本可再生能源為負(fù)載供電。減少傳輸瓶頸點(diǎn)的堵塞，是增加低成本可再生能源向城市供電的最有效途徑。

在此應(yīng)用中，高級(jí)鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)（ALCESS）安裝在電力傳輸系統(tǒng)的堵塞點(diǎn)，在緊急情況下提供儲(chǔ)備電源，借助儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量可以提高偶發(fā)事件后堵塞點(diǎn)的電力吞吐上限。即使ALCESS系統(tǒng)只是按計(jì)劃部署，但在發(fā)生緊急情況時(shí)，它允許系統(tǒng)操作人員為堵塞點(diǎn)調(diào)配更多的電力傳輸容量–這樣不僅減輕了該位置的堵塞情況，還能促進(jìn)低成本可再生能源的使用。該系統(tǒng)也可提供應(yīng)急備用電力，以峰段價(jià)格銷(xiāo)售電力以及借助其它市場(chǎng)功能，可以進(jìn)一步抵消該系統(tǒng)的成本。

高級(jí)鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)（ALCESS）具有成本低、可擴(kuò)展性、可移動(dòng)性和高可靠性等主要優(yōu)點(diǎn)。至于使用壽命，作為該系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)，它將隨著技術(shù)的不斷成熟而日漸體現(xiàn)強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

鉛碳技術(shù)

在典型的后備電源應(yīng)用中，主要的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，在此提及的在溫度、不飽和充電(PSoC)運(yùn)行方面對(duì)高循環(huán)壽命有額外要求的應(yīng)用中，主要的故障發(fā)生在負(fù)極上。目前先進(jìn)的閥控鉛酸蓄電池負(fù)極都采用一定量的添加劑，來(lái)提高電池的性能和壽命。如電池中添加木質(zhì)素磺酸鹽，保持負(fù)極活性材料(NAM)的高比表面積，以提高利用率；添加硫酸鋇為反應(yīng)產(chǎn)物(硫酸鉛)提供成核位置，并防止形成大顆粒的結(jié)晶體，因?yàn)橛邢薇砻娣e的大顆粒結(jié)晶體在充電時(shí)是很難轉(zhuǎn)回成鉛的。最后，加入炭黑可以增加電池板的傳導(dǎo)性，進(jìn)而提高充電的接受能力。盡管業(yè)內(nèi)還用到了其它添加劑，但是以上這三種添加劑占絕大比重。

在本文的應(yīng)用中，目前的電極設(shè)計(jì)可以在應(yīng)用初期提供良好性能，但隨著系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，它的性能會(huì)退化得很快。其原因和機(jī)理非常容易理解。在不飽和充電(PSoC)狀態(tài)下，負(fù)電極處于不同荷電狀態(tài),伴隨著一定比例的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，這些硫酸鉛隨著時(shí)間的推移再結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成通常所說(shuō)的硬硫酸鹽(hardsulfate)。反過(guò)來(lái)，這些結(jié)晶體又成為擇優(yōu)晶體生長(zhǎng)的溫床。產(chǎn)生的硫酸鹽晶體在再充電時(shí)都很難轉(zhuǎn)回成鉛，并且隨著時(shí)間推移，越來(lái)越多的硫酸鉛形成，電池的可用容量也就不斷下降。除了不飽和充電(PSoC)操作會(huì)造成硫化現(xiàn)象以外，負(fù)極也限制了充電電流量。而在脈沖充電時(shí)，電流電解水變成氫氣析出。這會(huì)導(dǎo)致電池干化，時(shí)間一長(zhǎng)，容量也會(huì)降低。

鉛/碳混合負(fù)極板和高性能正極板

西恩迪公司（C&D）的解決方案是為高循環(huán)不飽和充電(PSoC)的運(yùn)行模式而設(shè)計(jì)的，利用混合鉛碳負(fù)極板、設(shè)計(jì)先進(jìn)的正極板和活性物質(zhì)的合理配方，最終研發(fā)出一種適合此類(lèi)應(yīng)用的性能卓越的蓄電池。

上圖顯示了先進(jìn)鉛碳電池克服了傳統(tǒng)電池的正負(fù)極故障，這歸功于它的混合鉛碳技術(shù)負(fù)極，對(duì)電池在不飽和充電(PSoC)模式下具有穩(wěn)定作用，以及特有的正極活性物質(zhì)為它帶來(lái)了卓越的循環(huán)性能。借助于正極和負(fù)極材料的協(xié)同作用，在不飽和充電(PSoC)模式下，先進(jìn)鉛碳電池的循環(huán)壽命可提升10倍。此外，在不飽和充電(PSoC)運(yùn)行模式下，電池的充電速度將和放電速度一樣快。

該技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

*高比功率和高比能量共存

*原材料和制造成本低

*已經(jīng)驗(yàn)證的制造工藝，可用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)閥控鉛酸蓄電池生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)

*基于對(duì)西恩迪的真正前置端子(TFA)電池產(chǎn)品線的使用，10年電池設(shè)計(jì)壽命完全可以達(dá)到

總結(jié)

鉛碳技術(shù)在可再生能源傳輸中提高傳輸效率的主要優(yōu)勢(shì)歸納如下：

*在傳輸效率上，同其它儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)是最高效的解決方案。

*高級(jí)鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)（ALCESS）可根據(jù)電網(wǎng)堵塞點(diǎn)的改變，靈活移動(dòng)和調(diào)遷。

*延長(zhǎng)的循環(huán)壽命，使得系統(tǒng)在電力傳輸以外，還可以提供應(yīng)急備用電源和峰價(jià)銷(xiāo)售，無(wú)需過(guò)度規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)模，從而降低了成本，提高了系統(tǒng)價(jià)值。

*鉛碳電池95%使用的是可回收材料，報(bào)廢后可充分回收利用。