中國儲能網(wǎng)訊：近日，28億元資本涌入鉛炭儲能電池賽道。
2月8日，昆工科技發(fā)布公告稱擬實施年產(chǎn)2000萬kVAh新型鉛炭長時儲能電池生產(chǎn)基地項目與陸良縣鉛炭儲能電池用鋁基鉛合金復(fù)合材料項目，分別計劃投資24億元和4億元，總計投資28億元。
目前已有昆工科技在內(nèi)的多家企業(yè)布局鉛炭電池，且大部分已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。未來鉛炭電池會在大規(guī)模長時儲能領(lǐng)域占據(jù)一席之地嗎？
1、何為鉛炭電池？
鉛炭電池技術(shù)最早是澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織(CSRIO)的L.T Lam等人首先提出的超級電池的概念，到日本的古河開始研究，到美國開始重視，再到中國的研發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)有十多年了。
鉛炭電池可理解為鉛酸電池的升級版。鉛炭電池將鉛蓄電池和超級電容器兩者的技術(shù)相融合，是一種既有電容特性又有電池特性的雙功能儲能電池，具有超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點，還兼?zhèn)淠芰績?yōu)勢，可快速充放電。
相比鋰電池，安全性是鉛炭電池的一大賣點。
近年來，鋰離子電池儲能電站燃燒爆炸的事故時有發(fā)生，核定原因多為電池“熱失控”，這是由電池特性所決定。鉛炭電池?zé)o易燃物，能量密度相對較低，溫升過程時間較長，易被BMS（電池管理系統(tǒng)）監(jiān)控管理，加上無機電解液、阻燃ABS（熱塑性工程塑料）電池殼，不會出現(xiàn)燃燒問題。
鉛炭電池的另一大優(yōu)點就是性價比高，其能量密度可以提升到40~60Wh/kg，功率密度可達(dá)300~400W/kg左右，性能已經(jīng)接近了一部分鋰電池的能力，而且更關(guān)鍵的一點，是其成本仍然是0.6~0.8rmb/Wh，低于鋰電池等其它電池，具有很好的價格優(yōu)勢。
另外，相對鉛蓄電池，鉛炭電池充電速度提升了8倍，放電功率也提高了3倍，循環(huán)壽命提高到6倍。
中國工程院院士楊裕生曾撰文稱，鉛炭電池主要是在鉛酸電池負(fù)極中加入了特種活性炭（或稱特種多孔炭，這也是鉛炭電池一詞中“炭”的來歷），解決了硫酸鹽化問題（即硫酸鉛結(jié)晶顆粒長大而失去充放可逆性），使電池壽命延長了若干倍。再加上原有的安全、廉價、易于再生等優(yōu)點，鉛炭電池理應(yīng)成為目前大規(guī)模儲能的首選。
鉛炭電池也有其自身的缺點?；钚蕴康募尤?，提升了電池的功率密度，延長了循環(huán)壽命，同時由于活性炭占據(jù)了部分電極空間，導(dǎo)致能量密度降低，也可能增加電極析氣量。
而且鉛炭電池負(fù)極活性碳材料研發(fā)類型眾多，如何進一步提升性能和做好成本控制，還需再平衡。
2、鉛炭電池主要玩家有哪些？
美國的國際動力公司(Axion)在2006年便已經(jīng)建立鉛炭電池生產(chǎn)線，2009年便開始批量銷售鉛炭電池。我國鉛酸電池大廠也紛紛進行鉛炭電池的研發(fā)與生產(chǎn)。
由于鉛炭電池本質(zhì)上是傳統(tǒng)鉛酸電池的升級產(chǎn)品，因此，行業(yè)內(nèi)目前成規(guī)模的競爭企業(yè)主要為鉛蓄電池行業(yè)的領(lǐng)先者，包括天能股份、超威集團、圣陽股份、南都電源、雙登集團等企業(yè)，所采取的技術(shù)路線基本相同，同質(zhì)化競爭較為明顯。
雙登集團股份有限公司
作為較早進行鉛炭電池研發(fā)的企業(yè)之一，雙登集團在2009年就開始不斷在電池材料、合金配制、板柵結(jié)構(gòu)、原料配比等方面進行研究調(diào)整，并研發(fā)出了高循環(huán)壽命的鉛炭儲能電池產(chǎn)品。
其1.2MWh鉛碳電池集裝箱儲能解決標(biāo)準(zhǔn)方案，可以在本地設(shè)定儲能系統(tǒng)的運行方式，或者由能量管理系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)度，在無電地區(qū)或電網(wǎng)停電時可以作為主電源獨立運行，具有10臺以上的并聯(lián)動力能力。廣泛應(yīng)用于大規(guī)模可再生能源發(fā)電接入與消納，分布式發(fā)電與微電網(wǎng)，電力系統(tǒng)調(diào)步調(diào)壓、黑啟動，延緩用戶配電系統(tǒng)升級改造，提高供電可靠性與電能質(zhì)量。
浙江南都電源動力股份有限公司
南都電源稱自己是國內(nèi)首個推出鉛炭儲能的企業(yè)，在鉛炭電池技術(shù)上有超過20年時間積累，其電池在部分荷電態(tài)下循環(huán)性能可以達(dá)到6000次以上，適合應(yīng)用于長時儲能場景。
南都電源在鉛炭電池的應(yīng)用領(lǐng)域中投入了大量的研發(fā)工作，其研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在多個國內(nèi)儲能示范項目中，如臨安2MWh、浙江鹿西島4MWh微網(wǎng)儲能、珠海萬山海島6MWh等儲能項目段。
山東圣陽電源股份有限公司
2014年6月，圣陽股份與日本古河電池株式會社簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)具有國際領(lǐng)先水平FCP鉛炭電池產(chǎn)品，擁有深循環(huán)鉛炭電池等關(guān)鍵核心技。目前已實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，大幅度降低了全壽命期內(nèi)電池的儲能度電成本。FCP鉛炭電池具有環(huán)保安全、壽命長、度電成本低等優(yōu)質(zhì)性能。
超威集團
超威集團研究院院長劉孝偉介紹，超威經(jīng)多年研發(fā)成功的長壽命鉛炭儲能電池技術(shù)，正極采用稀土合金技術(shù)，吸收了日本、美國先進技術(shù)并加以創(chuàng)新，解決了正極軟化問題，目前正極的循環(huán)壽命提升到3000次；負(fù)極采用電容碳、超級碳配方材料，制備長壽命鉛炭負(fù)極，解決了負(fù)極硫化、充電電壓高、析氫量大的難題，過充電量降低了3倍，循環(huán)壽命最高可達(dá)到4500次。
天能電池集團股份有限公司
天能股份相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，天能鉛炭儲能電池具有高可靠性、長壽命、能量效率高、經(jīng)濟性好、環(huán)境友好性優(yōu)等特點，可以進行大規(guī)模高比例長時段儲能，獲得2020年中國工業(yè)大獎。
2020年，天能參與建設(shè)的10千伏雉城儲能電站，所采用的就是鉛炭電池，這是浙江省首批4個在建的電網(wǎng)側(cè)儲能電站項目之一，也是成為全省首座電網(wǎng)側(cè)儲能電站，建成兩年來運營平穩(wěn)。
2022年12月，天能股份發(fā)布公告表示與長興太湖能谷科技有限公司（太湖能谷）達(dá)成戰(zhàn)略合作意向，并簽署了《儲能項目戰(zhàn)略采購合作協(xié)議》。太湖能谷將在未來三年內(nèi)，向天能股份采購總量不低于30GWh的鉛炭電池電芯，并為天能股份的生產(chǎn)基地投資配套建設(shè)不超過3GWh的儲能電站。
吉林電力股份有限公司
在鉛炭電池項目建設(shè)上，國家電投旗下的吉電股份動作頻頻。
2022年5月，吉林白城年產(chǎn)20GW鉛炭電池產(chǎn)線開工，項目由國家電投下屬公司吉電能谷（白城）儲能投資有限公司投建?？偼顿Y40億元，一期建設(shè)將年生產(chǎn)5GW鉛炭電池，全部建成后將形成年產(chǎn)20GW鉛炭電池的能力。
2022年8月27日，吉電股份超威郎山10MW/97.312MWh儲能項目正式開工建設(shè)。該儲能電站由吉電太能（浙江）智慧能源有限公司投資、長興太湖能谷科技有限公司和浙江省長興電氣工程有限公司承建，是吉電股份與超威集團聯(lián)手共同打造的鉛炭類首個“百兆瓦時”儲能項目。
3、新型鉛炭長時儲能電池有何不同？
2018年，昆工科技開始著手鉛炭電池的技術(shù)研究，并首創(chuàng)新型大容量鉛炭長時儲能電池制備技術(shù)及產(chǎn)品。2021年11月，昆工科技成立昆工新能源全資子公司，將主營業(yè)務(wù)中鋁基鉛合金復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)用于鉛炭長時儲能電池領(lǐng)域。
昆工科技相較傳統(tǒng)鉛酸電池龍頭，如天能股份、南都能源等，技術(shù)方面另辟蹊徑，根據(jù)現(xiàn)有鉛炭電池存在單個電池容量低、循環(huán)壽命短、能量密度低等缺點，利用獨有的鋁基鉛合金板柵制備技術(shù)，設(shè)計發(fā)明了大容量鉛炭儲能電池制備技術(shù)。
該公司使用鋁基鉛合金板柵替代傳統(tǒng)鉛炭電池中的壓鑄鉛合金板柵，較大幅度提升電池容量、能量密度較高、淺充放條件下循環(huán)壽命較長，同時減輕電池整體重量。
其大容量鉛炭長時儲能電池具有以下優(yōu)勢和特點：
1）單體容量大（500Ah/片），組群數(shù)量少，便于電池系統(tǒng)管理、監(jiān)測、維護；
2）相較于常規(guī)電池，工藝流程更簡易，節(jié)省了過程中的成本，減少了環(huán)境污染；
3）使用成本低，回收拆解更方便，更安全，殘值更高；
4）充放電接收能力強，100%深度放電后，以2.35V/單體恒壓限流0.15C充電，放電效率98%以上；
5）過充過放性能溫度適應(yīng)性好，使用的環(huán)境溫度范圍為-40℃~+60℃；
6）自放電極低，靜置7天后剩余容量大于99%，靜置60天后剩余容量大于90%；
7）70%D0D循環(huán)壽命大于4000次；
8）度電成本低于0.5元/KWh。
昆工科技稱，其基于在鉛炭電池關(guān)鍵技術(shù)取得突破性進展的技術(shù)集成，利用鋁基鉛合金復(fù)合板柵替代鉛合金板柵，開展電池單元、電池組、電池簇以及電池規(guī)模化關(guān)鍵技術(shù)的中試驗證，開發(fā)規(guī)?；瘍δ茈姵厣a(chǎn)制備工藝及關(guān)鍵設(shè)備，逐步形成具備正常生產(chǎn)能力的儲能電池生產(chǎn)線。目前，該公司已生產(chǎn)測試產(chǎn)品并交付第三方檢測機構(gòu)檢測。
近日，昆工科技發(fā)布公告，該公司擬在銀川高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)“年產(chǎn)2000萬kVAh新型鉛炭長時儲能電池生產(chǎn)基地項目”，該項目計劃總投資24億；同時擬投資建設(shè)陸良縣鉛炭儲能電池用鋁基鉛合金復(fù)合材料項目，該項目計劃總投資約4億元，項目總體用地計劃124畝。
目前，鉛炭電池儲能產(chǎn)業(yè)化加速，多個項目已經(jīng)落地。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張華民認(rèn)為，憑借充電接受能力強、安全可靠、制造成本低等優(yōu)勢，在可再生能源廣泛利用和儲能市場規(guī)模不斷擴大的背景下，鉛炭電池將成為繼鋰離子電池、液流電池之后，儲能電池的又一發(fā)展方向。今后隨著技術(shù)的不斷成熟，鉛炭電池在儲能領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)越來越大的市場份額。
