導讀:傳統上鉛酸電池的用途基本上是供應后備電力，并且根據位置供應電力調節。在典型的應用中，電池的實際用途(放電)是非經常性的，它在大部份服務時間是處於浮充狀態。

關鍵字儲能先進鉛碳儲能系統閥控式鉛酸電池電網傳輸

1．引言

傳統上鉛酸電池的用途基本上是供應后備電力，并且根據位置供應電力調節。在典型的應用中，電池的實際用途(放電)是非經常性的，它在大部份服務時間是處於浮充狀態。

然而，大型電網級儲能系統是較近似於循環使用的重復充放電操作。在這些應用中，與其他儲能系統比較，傳統備用技術顯得不足。就算設計為循環應用的鉛酸電池，都達不到其他技術方法的使用壽命和成本。

隨著鉛碳技術商品化的發展，減少或消除了很多傳統鉛酸電池系統的限制。基於鉛碳電池的不飽和充電可行性和循環使用時電極的穩定技術，而又不新增成本，所以可提高它在這些系統應用的可能性。

先進鉛碳儲能系統（ALCESS）是特別適合上升中的可再生能源電網傳輸。一般來說，電網堵塞是限制了低成本的再生能源將電流送往負載。減少傳輸的瓶頸堵塞，是改善低成本再生發電向城市地區供電最有效的方法。

在這種應用中，先進鉛碳儲能系統（ALCESS）安裝在堵塞的地方，當有緊急事故時，它供應備用儲備能源，因此，使事故后的堵塞點減低所要新增的容量。當ALCESS作周期性的部署，緊急事故時，能使系統營運者可利用較大份額的堵塞點傳輸容量。因此，減低了安裝地點的堵塞和促進低成本的再生能源的使用。這系統也可以供應緊急儲備電力、峰價銷售和其他市場功能，以補償系統的資金成本。

先進鉛碳儲能系統的這種應用，好處是相對成本低、建構性、系統流動性和可靠性。至于使用壽命是隨著技術成熟而成為系統明顯的好處，系統的大部份是來自成熟的技術。

2．鉛碳技術

在典型的后備電源應用方面，最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，應用在該方法則涉及附加高循環壽命的要求、溫度和不飽和充電的(pSoC)操作，重要的失效模式是在于負極。目前，閥控電池負極使用一定數量的添加劑，以改進電池的性能和壽命。添加木質素磺酸鹽以保持負極活性物質(NAM)的高表面積來改進使用。添加硫酸鋇是供應反應物(硫酸鉛)的集結位置，阻止大型結晶的形成。大型結晶的有限表面積在充電時很難轉回為鉛。最后，加入炭黑是新增電池板的傳導性以改進充電的接受性。在業內也有加入其他添加劑，這三種材料是構成壓倒性的重要添加劑。

在這里所提出的應用，目前設計的電極在應用初期可供應很好的效果，但當系統持續運行時，會迅速退化。退化原因和結構已很清楚。不飽和充電(pSoC)，負電極是包含不同荷電狀態而約百分之幾的活性物質轉為硫酸鉛，這些硫酸鉛隨著時間的推移而再結晶，轉變成通常所說的硬硫酸鹽(hardsulfate)。這些結晶成為優先結晶生長的結點。這些出現的硫酸鹽結晶在再充電時都很難轉回成鉛，并且隨著時間推移，有越來越多的硫酸鉛形成，使容量不斷退化。除此之外，不飽和充電操作(pSoC)，負極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時，電流重要使電解水變成氫氣溢出。從而導致電池乾涸及隨著時間的推移而減少容量。

3．碳/鉛混合負極板和高性能正極板

C&D的解決方法是為高循環不飽和充電(pSoC)而設計，運用混合鉛碳負極板和以設計先進活性物質化成法的正極板。結果是得到一個適合這類應用性能優越的電池。

從上圖可見，運用了混合鉛碳技術的負極和專利活性物質的正極在不飽和充電(pSoC)操作，正負極的傳統故障模式均可以排除，電池的循環壽命提升10倍。另外，使電池充電更快。

該方法的技術優點如下：

①把電力和能量組合在同一個電池上；

②材料和制造成本低；

③基于已證實可靠的電池制造程序，可以用現成的閥控電池同樣的生產設備；

④基于C&DTFA的生產線可得到10年壽命的蓄電池設計。

4．總結

鉛碳使用在可再生能源傳輸方面新增傳輸運用的優點如下：

①在傳輸應用上，鉛碳技術供應比其他能源儲存系統最有效的解決方法。

②先進鉛碳儲能系統（ALCESS）是允許根據堵塞點的改變，將系統移動調遷。

③新增循環壽命允許系統供應緊急備用電源和峰價銷售，除電力傳輸外，不要預算系統的余量，減低成本和新增用途。

④鉛碳電池生產用95%可回收材料，在使用終結時可充份地再循環。