炭黑性能對電池性能的影響
基于以上試驗(yàn)結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)比表面積能夠影響電池的充電接受能力與水損耗值，而結(jié)構(gòu)是炭黑的最要參數(shù)，因此在接下來的實(shí)驗(yàn)中我們選取了幾種不同結(jié)構(gòu)與比表面積的炭黑材料，探討炭黑結(jié)構(gòu)與比表面積對電池性能的影響，選取的炭黑參數(shù)如下：
添加量為0.2-0.5%之間，綜合比較了幾種不同的炭黑對電池容量、低溫放電性能、充電接受與HRPSoC（加速測試方案）的影響。
總結(jié)：
目前這部分的實(shí)驗(yàn)仍在進(jìn)行中，0.3%與0.4%配方已基本測試完成，就目前所得的測試結(jié)果來看：
如圖7a所示，在選取的幾種炭黑中（C5為商業(yè)化配方），C2與C4在相同的添加量下比C3與C1具有更高的充電接受能力，證實(shí)了高比表面積的碳材料有利于電池的提高充電接受能力；
如圖7b所示，在0.3%與0.4%添加量下，C2與C4高比表面積的碳會相應(yīng)增加電池的析氫電位，使電池的水損耗值增加，因此，在選擇高比表面積的碳材料使因考慮添加量，并盡量不要使用過大的比表面積的炭黑材料（在0.4%添加量下，C1水損耗值大幅增加，可能是由于C1炭黑雜質(zhì)偏多）
對于HRPSoC壽命（圖8），在0.3%與0.4%添加量下高結(jié)構(gòu)的炭黑（C1與C4）在選取的幾種炭黑中有利于電池的HRPSoC壽命。
我們對比了0.4%配方下的極板的掃描電鏡圖（圖9），表面光滑的為硫酸鉛晶體，其中C3與C2硫酸鉛晶體較多，表面光滑的硫酸鉛晶體不利于充電時的再溶解，在循環(huán)的過程中，小的硫酸鉛晶體慢慢長大結(jié)晶為較大的不可逆的PbSO4晶體，故C2與C3的循環(huán)壽命較短。C1與C4配方中PbSO4晶體較少，有利于循環(huán)過程中的充電接受，延長了HRPSoC壽命。
圖9 0.4%配方下不同碳材料負(fù)極板循環(huán)3個單元又循環(huán)200次后充滿電SEM圖，a) C1配方；b) C2配方；c) C3配方；d) C4配方；e) C5配方
以上結(jié)論是目前此項(xiàng)目開展的初步結(jié)論，更深入的機(jī)理研究與數(shù)據(jù)分析正在進(jìn)行中。由于炭黑材料種類繁多，每個廠家原材料、制造工藝也不同，材料參數(shù)也不盡相同，要想徹底研究透徹，仍需要做大量的試驗(yàn)。炭黑的物理化學(xué)性能包括方方面面，在探討結(jié)構(gòu)與比表面積對電池性能的影響并不排除其他因素的協(xié)同或拮抗作用。下一步也將繼續(xù)探討炭黑其他性能與電池性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
鉛碳電池的應(yīng)用
在低碳應(yīng)用中（<0.6%），公司鉛碳電池的起停壽命已達(dá)10萬次以上（圖10，成功應(yīng)用于AGM與EFB電池中（圖11）。
在高碳的應(yīng)用主要體現(xiàn)在80倍率卷繞電池中，基于多年鉛碳電池配方的研究基礎(chǔ)，選用了獨(dú)特的碳添加劑與最優(yōu)的添加量，能夠最大程度地提高電池的充電接受能力與循環(huán)壽命，有效避免負(fù)極表面發(fā)脬、疏松。如圖12，這款80倍率卷繞電池在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用分布式板耳與TMF超薄極板技術(shù)，對于部分客戶采用全板耳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電流的輸出分配更加合理，并且增加了極板的反應(yīng)面積。普通電池（編號NC）的HRPSoC壽命充電電壓很快達(dá)到上限，普通的鉛碳電池（編號FLC）壽命在普通電池的基礎(chǔ)上提高了4-5倍，但是由于充電接受能力不夠理想達(dá)到了電壓下限，而優(yōu)化設(shè)計(jì)后的卷繞鉛碳電池（編號SLC）在普通鉛碳電池壽命結(jié)束終止時電壓仍在1.9V以上。
總結(jié)
炭黑是目前鉛碳電池中最具推廣性的碳材料類型，高碳配方適用于不需要長期過充的應(yīng)用領(lǐng)域，而低碳配方則符合鉛碳電池在汽車、儲能等方面的應(yīng)用。目前市面上已經(jīng)有鉛碳電池用于混合動力汽車領(lǐng)域與儲能領(lǐng)域的商業(yè)化示范項(xiàng)目，但是鉛碳電池仍有很多問題亟待解決，碳的作用機(jī)理與鉛碳電池的生產(chǎn)工藝仍需進(jìn)一步優(yōu)化與確定。駱駝公司會一直致力于鉛碳電池的研發(fā)與應(yīng)用，推動鉛碳電池在電動汽車、新能源儲能等各領(lǐng)域大規(guī)模使用。
