彭海宁，程舒玲，杨 彤，罗钰婷，王振卫*，颜 蔚，张久俊

(1. 上海应用技术大学 化学与环境工程学院，上海 201418； 2. 上海大学 可持续能源研究院/理学院，上海 200444)

铅酸电池因其性价比、回收率及安全性高、市场规模大等优势，广泛应用于电动车、汽车及能源存储等领域，其在能源市场占比超过其他电化学电池的总和[1-4]。但铅酸电池仍然存在比能量密度低、循环寿命短等问题[5-6]。近年来，国家大力支持先进铅酸电池技术的开发与研究，锂电池、燃料电池、钠电池等竞争技术也得到快速发展，并逐步侵蚀传统铅酸电池的市场。轻量高能、延长循环寿命是当前铅酸蓄电池的发展方向[7]。

铅碳电池是兼具铅酸蓄电池和超级电容器特征的混合储能设备，是将活性碳材料添加到负极活性物质(NAM)中，通过以部分或全部的方式替代传统铅酸电池的铅活性物质，或采用泡沫碳代替铅或铅合金作为负极集流体。图1为铅碳电池的结构简图。

图1 铅碳电池结构简图Fig.1 Structural diagram of lead-carbon battery

相比于传统的铅酸电池，在“平行机理”效应下，实现了Pb2+到Pb的转换，从而使电化学反应循环往复，但难溶的PbSO4会阻断反应的进行，致使反应中止。但随着碳材料的掺入改善了难溶PbSO4在充放电反应中的可逆性。且由于v2>>v1，加快了Pb2+的还原，从而延缓了大颗粒PbSO4的形成，如图2所示。

图2 Pb2+在铅和碳表面还原的平行反应机理图Fig.2 Mechanism diagram of parallel reaction of Pb2+ reduction on the surface of lead and carbon

碳材料在负极中所起的作用主要是建立导电网格[8-9]、形成双电容层[10-11]、抑制难溶硫酸铅晶体的形成[12-14]、增加活性作用位点[15]等。如表……