国际电力储能技术分析——铅酸电池

一、技术原理铅酸电池是指电极由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。在荷电状态下，铅酸电池的正极重要成分为二氧化铅，负极重要成分为铅；放电状态下，正负极的重要成分均为硫酸铅。图1为铅酸电池的工作原理。放电时，正极的二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水，负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅；充电时，正极的硫酸铅转化为二氧化铅，负极的硫酸铅转化为铅。

它的化学反应式为:

（i）阳极:

（ii）阴极:

铅酸电池可分为很多种，如要定期添加蒸馏水的水浸式铅酸电池和密封免维护的阀控制铅酸电池等。铅酸电池具有技术成熟、成本低（300-600美元、kWh）、稳定性高和效率高（70-90%）等优点，常用作提高电力质量设备、不间断电源和旋转备用电源等。但作为电能管理设备，铅酸电池由于充放电循环寿命短（500-1000次）、能量密度低（30-50Wh/kg）而应用受到限制。而且，铅酸电池由于低温时性能大幅降低，因此还要一个温度管理系统。

二、关键技术

铅酸电池的关键技术包括板栅合金的制备技术、正负极和隔板材料及结构技术、电池密封与免维护技术、电池充电管理与温度控制技术等。

三、应用现状

铅酸电池已应用在很多商业场合比如德国柏林的DEWAG的（8.5MWh/1h）电厂、伊维尔德罗拉技术演示中心的4MWh/1h系统（西班牙，马德里）、PREPA（波多黎各）的14MWh/1h机组。最大的是在美国加利福尼亚的40MWh系统，该系统可以功率10MW运行4个小时。

四、发展趋势

铅酸电池未来的重要发展趋势在于优化电池关键原材料的制备技术，改进电池结构设计和制造工艺，和提升电池工况适用范围等；同时许多公司在开发先进的新型铅酸电池，如铅碳电池、超级铅酸电池和水平铅酸电池等，这些新技术有望使铅酸电池在储能密度和循环寿命上有所突破。