在由上海有色网信息科技股份有限公司、上海有色网金属交易中心有限公司和山东爱思信息科技有限公司主办，浙江港联捷物流科技有限公司冠名的GBRC 2026 SMM 电池回收与循环产业大会-再生铅产业论坛上，超威电源集团有限公司 铅酸分院院长 黄伟国围绕“在锂电钠电的双重竞争态势下铅酸电池的技术研发思路与进展”的话题展开分享。
铅酸电池的技术发展方向思考
酸、锂电、钠电优劣势对比
铅酸优、劣势与技术研发方向
长寿命动力与储能电池的技术研究进展
高耐腐板栅合金的开发-添加Sn元素对性能的影响
通过实验数据得知，从金相来看，Sn在1.75%时晶粒更大，这可能是在这个含量区域拉伸强度和抗蠕变强度更低的原因。
Sn含量Pb-Ca-Sn合金性能的影响
锡含量在1.2~1.6%区间段，锡含量增加，抗蠕变和拉升强度接近线性增加，取1.25%、1.35%和1.6%三种含量合金板栅，制造e-bike电池，以2hr100%DOD循环。测试结果显示，Sn含量增加，循环寿命增加。
高耐腐板栅合金的开发——添加钠元素对性能的影响
从SEM测表明：钠元素能增加冲网板栅的微观粗糙度，这种粗造度可能增加膏栅结合力。
Na掺杂对Pb-Ca-Sn合金性能的影响
1. 100%循环测试中，板栅Na含量由0.01%升高至0.040%时，循环寿命提高10%以上；
2. 添加Na元素板栅的电池，循环过程的容量保持率要优于不含Na的电池，循环次数可提高39.3%-48.6%;
3. 100%循环测试中，板栅Na含量由0.01%升高至0.040%时，失水率低于不含Na的板栅电池，当Na含量达到0.052%时，失水增加；
高耐腐板栅合金的开发——添加元素对性能的影响
通过实验得知，稀土可以显著的细化晶粒而提高合金的耐腐蚀性，然后会增加界面电阻，电池自放电后充电界面电阻高，充电电池发热显著。
高耐腐板栅合金的开发——合金配制工艺的研究
铅与锡均能与钙形成Pb3Ca和Sn3Ca（成核剂），在合金配制过程中， Sn3Ca或 Pb3Ca的均匀分布对合金性能有很大影响，通过合理的合金配制工艺可以获得更为均匀的晶粒分布和良好的流动性，降低晶界的成分偏析从而降低晶间腐蚀。
合金配制工艺对Pb-Ca-Sn合金性能的影响
高耐腐板栅合金的开发——板栅制造工艺的影响
同样的合金，冲网板栅的电导率比重力浇铸高出大约一倍；可能原因是重力浇铸的晶界有比较大的电阻，而冲网的晶粒压扁后晶界电阻几乎可以不计。其电导率比较接近纯铅水平。
随后，他介绍了正极抗软化能力提升——软化机理与改进的方式，用添加剂构建实心骨架等要点。
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（炭的种类）
炭的种类包括炭黑、活性炭、炭纳米管、石墨、石墨烯。
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（活性炭的研究）
研究发现，不同的活性炭结构，铅枝晶的生长形貌不一样，构成活性炭的类石墨微晶的结晶度以及表面缺陷的规整性，结晶度高，导电性好，规整性好，更有利于形成比表面更高的片层状枝晶，有利于电极的循环可逆性。
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（石墨的研究）
J. Settelein（2017年）对膨帐石墨与球状石墨表面铅枝晶的结晶情况进行了研究，发现膨胀石墨更有利于铅枝晶的生长；
Karel Micka（2012年）认为石墨在负极有位阻效应，可以抑制硫酸铅晶体的长大；
我们对球状石墨和天然鳞片石墨的铅枝晶生长进行了研究，发现天然鳞片石墨更有利于形成发散性好的片状枝晶，而球状石墨表面的枝晶围绕球状石墨表面形成包覆结构，不利于海绵铅的表面积的提升。
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（炭的协同作用）
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（性能测试高倍率(5C,2.5%DOD, 50%SOC））
在5C高倍率部分荷电态下，铅-炭电池循环性能提高近10倍
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（性能测试中倍率2C，3.4%DOD，50%SOC ）
在2C高倍率部分荷电态下，铅-炭电池循环性能提高近10倍
负极抗硫化能力的提升——铅炭负极的开发（性能测试低倍率（0.5C，30~80%PSOC）
在0.5C倍率部分荷电态下，在动力工况下，铅-炭电池循环性能提高近3倍
耐高温动力电池的技术研究进展
高温条件下动力电池的主要失效模式
氧循环在高温失效模式中的危害性
正极析氧过电位降低，析氧速率增大，氧复合热增加（热失控风险）；
氧复合导致电位正移，板栅腐蚀电流叠加增大，腐蚀加剧烈；
负极电位正移，负极硫酸盐化加剧。
因此，抑制正极析氧，是开发高温电池的关键技术点之一！
深循环与氧循环的技术矛盾及解决思路
为了改善正极的抗软化性能，一般在深循环用电池的PAM中添加Sb、Sn、Bi[1]，其中以Sb的作用最为显著。但是Sb对正极析氧具有强烈的催化作用。
解决方法：
1、采用高析氧过电位的耐腐合金；
2、降低正极板栅与PAM之间的界面电阻；
3、在电解液中或PAM添加析氧抑制剂（Oxygen Evolution Reaction Inhibitor, OER Inhibitor）。
高温电池正极板栅合金的设计思路
高温电池正极活性物质设计思路
耐高温长寿命正极活性物质设计任务（针对Pb-Ca-Sn-Al合金冲网板栅）：
1、膏栅结合力，防止脱落；
2、活性物质颗粒间的结合力（深度放电下的抗膨胀能力）；
3、充电析氧的抑制（析氧抑制剂）；
4、自放电的抑制；
5、晶粒生长的抑制（晶粒细化剂）。
正极活性物质结构特征与性能改进
正极活性物质结构特征与性能改进
解决方案：1、化成酸密度要低；2、浸酸时间短；3、化成温度要低；4、活性物质孔径小。
添加剂析气抑制剂的析气测试
最后，他介绍了升级版高温配方的动力电池循环性能测试以及充放电温度测试，展示了详细的实验数据。
结束语：
铅酸电池已有160多年历史，已经积累了丰富的理论基础和广泛的应用，而随着新材料和科技的发展与进步，铅酸依然充满蓬勃生机，依然还有很多未知的待开发领域和研究课题，电池性能依然还有很大的提升空间，铅酸电池在新兴的应用领域依然有一席之地。
