电化学储能技术的研究进展-第2页-北极星储能网

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到20世纪末，阀控技术的应用为铅酸电池带来了重大的技术突破。阀控铅酸(VRLA)蓄电池的设计原理是将一定数量的电解液吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。在密封体系中，当电池过充时可以实现一个内部的氧循环，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生，从而有效地解决电解液流失以及漏酸等问题。阀控铅酸蓄电池的比能量可以达到35Wh/kg或70Wh/L，同时功率和能量效率分别达到90%以及75%，而每月自放电低于5%，生命周期可以达到8年，充放电循环1000次。由于铅酸电池价格便宜、构造成本低、可靠性好、技术成熟，已广泛应用于汽车蓄电池以及各类备用电源。

铅酸电池的市场占有量在蓄电池中高达30%，但由于铅酸电池正极活性材料软化脱落、板栅腐蚀、负极活性材料不可逆硫酸盐化，导致其循环寿命较短，在高温条件下更为严重。

近年来，以碳作为铅酸电池活性物质载体可大大提高其比能量和比功率。这种电池的原型——铅碳超级电池，其结构相当于将一个双电层电容器与传统的铅酸电池并联使用，使铅碳电池兼具了传统铅酸电池的高能量和电容器的高比功率。由于碳能够起缓冲器的作用，与铅负极分担充/放电电流，特别是在高倍率电流充/放电时，复合负极板中的碳首先快速响应，能够减缓大电流对铅负极板的冲击，显著提高了电池的使用寿命(>5000次)。然而超级电池存在的最大问题就是在生产过程中不可避免会带来重金属污染，虽然可以通过技术创新加以抑制，但难以避免由材料本身带来的环境问题。

2锂离子电池

锂离子电池由于具有高的比能量、优异的循环性能和绿色环保等优势，已基本占据便携式电子产品市场，如手机、笔记本电脑、照相机等。锂离子电池的工作原理主要依靠锂离子在正极材料（金属氧化物）和负极（石墨）之间嵌入和脱出来实现能量的储存和释放。用化学反应方程式表示为：

从以上反应可以看出，锂离子电池具有很高的工作电压（3.7V），比能量可达到150Wh/kg。锂离子电池的性能主要依赖于电极材料和电解质的发展，而电极材料的选择尤为重要。1970年，层状TiS2嵌入型材料首次应用为正极材料，而目前锂离子电池的正极材料主要集中在LiCoO2、LiNiO2、LixMn2O4和LiFePO4。

LiCoO2由于具有电化学容量高、工作电压高、循环性能好等优势，是锂离子电池首选的正极材料，但是钴由于资源匮乏、有毒和价格高等原因，限制了其更大规模的应用，尤其是电动汽车和大型储能方面的应用。与LiCoO2相比，LiNiO2具有更高的体积比能量，同时价格更低、无污染、自放电低，是很有希望替代LiCoO2的正极材料。但是由于制备困难、安全性低以及稳定性差等因素，LiNiO2正极材料的发展较为缓慢。

原标题：电化学储能技术的研究进展

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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