中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
瑞達(dá)集團(tuán)衡陽瑞達(dá)電源有限公司技術(shù)中心研發(fā)經(jīng)理熊鮮明在儲(chǔ)能電站專場，發(fā)表了題為“儲(chǔ)能技術(shù)及其產(chǎn)品的研究”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
熊鮮明：各位來賓上午好！我今天跟大家分享一下鉛炭電池的制作過程，另外介紹一下我們公司的OPZV電池的應(yīng)用狀況。
關(guān)于鉛碳電池，我們首先要講的是炭材料，炭材料不僅用鉛酸電池，還應(yīng)用于鋰電池、液流電池。我們知道炭原子6位的，它有S軌道和P軌道，它出來的有SP3、SP2結(jié)構(gòu)等等，所以就有表現(xiàn)出來會(huì)有比較硬的金剛石、石墨、石墨烯，還有碳黑等等。
這是不同形態(tài)炭材料的SEM圖，我們看到石墨、乙炔黑、活性炭、球形石墨、異形石墨在相同倍率掃描電鏡下，形態(tài)是不相同的。還有膠體石墨、石墨烯，現(xiàn)在在鋰離子當(dāng)中也有專用的石墨烯。
功能性炭材料的作用：提高電導(dǎo)性、限制晶體生長、炭表面的氧化、石墨結(jié)構(gòu)中氫的插入、電容的貢獻(xiàn)、增加形核位置、析氫、電滲泵效應(yīng)。
炭黑是一種無定形炭，基本上現(xiàn)在所有的AGM電池當(dāng)中都采用無定形炭，最主要就是采用乙炔黑。活性炭主要是用在鉛炭電池或者是普通負(fù)極中中。石墨主要應(yīng)用在鋰電池、干電池等等方面。這里面有球形石墨、膠體石墨、異型石墨，納米石墨等。在炭材料當(dāng)中還有炭納米管，現(xiàn)在國內(nèi)還有賣炭納米管乳液，作為電解液添加劑。石墨烯是一種新的材料，根據(jù)它的層次不同，有多層的、單層的，最關(guān)鍵就是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。
這是我收集了一些資料介紹和廠家關(guān)于不同功能性炭材料的基本參數(shù)，有比表面積、電容和粒徑的對(duì)比，具體材料特性大家參考這頁。
這是在炭在鉛酸電池中的作用。石墨主要是增加在正極或者負(fù)極上；活性炭方面，有蓄電池專用活性炭，還有電容活性炭，這個(gè)主要用于負(fù)極，但是在量比較大的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生析氫，所以炭材料加入負(fù)極當(dāng)中會(huì)帶來末期電流的增大，在加入的時(shí)候一定要注意。我們的備用電池加入的炭就非常少，我們要保證末期電流非常小。石墨烯一般來說可以加入正負(fù)極里面，在鋰電池上也在應(yīng)用。
下面介紹下我們幾年前開發(fā)的鉛炭電池過程中的一些經(jīng)驗(yàn)和心得，鉛炭電池主要是在負(fù)極中添加一定比例的炭材料。
鉛炭電池解決什么問題呢？一是硫酸鹽化，第二是快充、快放。
現(xiàn)在鉛炭電池還沒有正式的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，2017年出了一個(gè)電力用儲(chǔ)能鉛炭電池，我沒有看到有正式的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。2017年11月在洛陽，鉛炭電池標(biāo)委會(huì)組織了一個(gè)會(huì)議，專門研究鉛炭電池的標(biāo)準(zhǔn)。
什么是鉛炭電池？首先有一個(gè)功能炭，在洛陽會(huì)議的標(biāo)準(zhǔn)中提出功能炭的添加量，大概在2.5左右?，F(xiàn)在的鉛酸電池的總炭量，功能性炭加千分之5，其它的有機(jī)物大概的含炭量在千分之3左右。整個(gè)的鉛酸電池現(xiàn)在的總炭量大概在0.5%到0.8%之間。關(guān)于總炭量的測定，北京有色金屬總院做的一個(gè)方法，高溫的無氧灼燒來確定總炭量。現(xiàn)在究竟加多少呢？我們現(xiàn)在沒有一個(gè)很明確的標(biāo)準(zhǔn)。從這個(gè)角度來講就想起了我們以前做的膠體電池，膠體電池在最初的時(shí)候沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定膠體電池的結(jié)構(gòu)，包括工信部出的1360標(biāo)準(zhǔn)，也沒有規(guī)定膠體電池的結(jié)構(gòu)。后來在膠體電池認(rèn)證的條例當(dāng)中規(guī)定了一個(gè)膠體電池的結(jié)構(gòu)，大家可以看看關(guān)于最新的相關(guān)認(rèn)證。膠體電池在某一個(gè)階段遍地開花，因?yàn)闆]有明確膠體電池當(dāng)中二氧化硅的含量，也沒有明確使用的結(jié)構(gòu)是什么，所以很多企業(yè)基本上只要加點(diǎn)二氧化硅在里面就成為膠體電池，我們的鉛炭電池是不是會(huì)走向膠體電池的老路呢？這個(gè)很難說，可能到明年這個(gè)時(shí)候鉛炭電池也是滿天飛。
鉛炭電池的應(yīng)用和要求，現(xiàn)在國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)主要是用在儲(chǔ)能領(lǐng)域，我認(rèn)為鉛炭電池主要有兩個(gè)作用，一個(gè)就是儲(chǔ)能，PSOC狀態(tài)下的使用。第二個(gè)是啟停蓄電池，就是快充快放的這種。啟停電池也存在一個(gè)不飽和充電，但是它具有大電流放電、大電流充電的特點(diǎn)。鉛炭電池解決AGM電池的哪些問題呢？就是不飽和充電、硫酸鹽化。另外加炭就是消除負(fù)極的極化。如果你在做的過程中，鉛炭電池在相同工藝情況下，鉛酸電池很可能充到16V、17伏左右，鉛炭電池會(huì)小大概0.5左右。我們生產(chǎn)出來的鉛炭電池大概充到14.6左右，所以平均來講，相同的工藝鉛炭電池會(huì)低1伏多。另外就是快速充電，因?yàn)樗膶?dǎo)電性和導(dǎo)熱性，所以它能夠進(jìn)行快充和快放。
這是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中的金太陽認(rèn)證和IEC認(rèn)證提出的要求。這是AGM的狀況，我們知道金太陽認(rèn)證有55次循環(huán)，我這里做的是90次以上作為鉛炭電池的標(biāo)準(zhǔn)，在2273標(biāo)準(zhǔn)上是3個(gè)周期以上，我提出的是5個(gè)周期以上，在充電接受能力方面，AGM是2，鉛炭電池定義是2.8。充電恢復(fù)時(shí)間AGM是12小時(shí)，鉛炭電池是6小時(shí)。低溫容量方面AGM是做到80%，鉛炭電池是可以做到90%。
鉛炭電池的開發(fā)，首先是選擇炭材料，炭材料非常關(guān)鍵，電池中選擇炭材料的非常多，你應(yīng)該如何選擇，要選擇相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商。另外你加入的炭材料過多，在和膏的時(shí)候就很難做，這時(shí)候要加入粘接劑，如果炭材料很多，需要加很多水來稀釋它。另外你加的炭材料太多會(huì)產(chǎn)生析氫，我們?cè)谔砑拥倪^程中一定要防止析氫，不然你加6%的炭之后，你的自放電也是非常大的。
這是我們做的整個(gè)過程，為什么我們要做金太陽這個(gè)測試呢？因?yàn)榻鹛柋容^好比較，金太陽也是認(rèn)證的一個(gè)條件，而且它做的時(shí)間比較短，同時(shí)就是一個(gè)非常嚴(yán)苛的PSOC工況，很快就可以驗(yàn)證配方的結(jié)果，在做的過程當(dāng)中，我們一定要用電化學(xué)工作站來測量它的析氫電流，接下來再慢慢進(jìn)行相應(yīng)的組裝測試。
這是我們公司關(guān)于鉛炭電池的發(fā)明專利。
OPzV管式膠體電池我們公司在做過屬于做的最早規(guī)模最大的廠家，這是一個(gè)大家都了解的比較成熟的產(chǎn)品。
這是我們的一個(gè)實(shí)際測試，整個(gè)循環(huán)測試已經(jīng)做了6年多，據(jù)我們了解國內(nèi)還沒有哪家廠家做過這么長時(shí)間的100%DOD的循環(huán)測試，如果大家有興趣到我們公司參觀可以看看，我們公司買了很多同類產(chǎn)品和我們公司的產(chǎn)品做對(duì)比測試，現(xiàn)在還有實(shí)際的測試數(shù)據(jù)。這個(gè)循環(huán)性能應(yīng)用在儲(chǔ)能上一點(diǎn)問題都沒有，60%DOD做到4000-5000個(gè)循環(huán)是很輕松的。
這是一個(gè)OPzV12-100做金太陽測試的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，我們做了兩個(gè)周期加38次，相當(dāng)于金太陽認(rèn)證2.5倍的標(biāo)準(zhǔn)，做儲(chǔ)能也是非常好的一個(gè)產(chǎn)品。
這是我們做OPzV極板平行放置的測試。我們的極板有逆式放置、側(cè)式放置、平放。
這是我們公司關(guān)于OPzV的專利情況，OPzV的內(nèi)化成技術(shù)是我們的發(fā)明專利，我們是中國最早做膠體內(nèi)化成技術(shù)的企業(yè)。
