《铅炭电池与起停电池》

1.1 铅炭电池与超级电池

21世纪初（2009年）美国进行了“下一代电池与电动车”项目的研发，投入巨资用于电池及其材料的开发与生产，特别关注新型铅酸电池的研发。将其中具有“铅炭”电极（Lead-Carbon Electrode）的铅酸电池以及超级电池（Ultra Battery）摆在显著位置。

“铅炭”电极是指铅负极掺（镀）入高表面积炭材料（比如有活性炭、活性类纤维、纳米碳管等），这样就可以提高铅负极活物质的利用率，还能抑制硫酸铅晶粒在负极上的蓄积（或长大），可以缓解电池因硫酸盐化而失效。此外，由于含有高比表面积的炭材料，使其具有高导电性和对铅基活物质的分散性，因而提高了电池的输出功率。铅负极含有大量高表面积炭材料，能和电池中的正极（PbO 2 ）构成一个非对称性电容器，在高功率充/放电或脉冲放电时，提供双电层电容，从而减轻大电流充/放电对负极的冲击（或损害）。铅炭电极内部具有很丰富的孔隙结构，有益于电液离子的快速迁移，对高功率充/放电极为有利。具有铅炭电极的铅酸电池一般称为铅炭电池。

超级电池可以看作是超级电容器与铅酸电池并联使用。并联有外部并联（外并），是指依靠外电路（带有控制线路）实现两者并联。随后又进化至内部并联（内并）（lead-acid battery with a carbon Supercapacitor Combination）。“内并”是将双电层电容器并联在铅酸电池槽内部，从而优化了外部电路的复杂控制线路，大大简化了装置。降低了总成本，更主要的是高比功、长寿命的双电层电容器融合在高比能的铅酸电池内，还保持“外并”的优点，构成一个整体的混合储能装置系统（hybrid energy storage system, HESS），这要比通常的铅酸电池有高得多的综合性能，可以说这一技术是逼近铅酸电池性能终极的一次重大技术突破。不难看出，铅炭电池与超级电池将在下一代电动汽车上得到应用。