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楊裕生院士:加快推進鉛炭電池發展

鉅大LARGE  |  點擊量:1003次  |  2020年08月07日  

鉛炭電池是鉛酸電池誕生以來的最大技術進步。應在規模儲能和低速電動汽車中加緊推廣應用。政府部門應取消鉛炭電池的消費稅,允許鉛炭電池在低速電動汽車中使用,并資助特種炭材料的生產發展。


山西去年有兩座2兆瓦時的儲能電站被燒毀,其使用的是三星公司生產的三元正極材料鋰離子電池。雖然有人認為火災不一定源于電池,但是也應該引起人們對鋰離子電池安全問題的重視。今年七月,韓國一座功率4兆瓦、容量12兆瓦時的儲能電站,先起火后爆炸,用的也是三元正極材料鋰離子電池。據報道,這已是韓國燒掉的第四座鋰離子電池儲能電站。可見,三元正極材料鋰離子電池安全性還不穩定,在規模儲能領域應謹慎使用。


相比之下,鉛炭電池是一種新型的超級電池,其將鉛酸電池和超級電容器兩者合一:既發揮超級電容長壽命的優點,也發揮了鉛酸電池的安全性、比能量優勢,且擁有非常好的充放電性能。鉛炭電池應該在儲能電站建設中占有重要地位。


鉛炭電池優點不少


儲能的重要性已為公眾普遍認同。規模儲能的重要用途有:提升傳統電力系統靈活性、經濟性和安全性;提高風、光等可再生能源的消納水平,推動由化石能源向可再生能源更替;促進能源生產消費開放和靈活交易、實現多能協同;構建能源互聯網,推動電力體制改革和促進能源新業態發展。


在多種儲能技術中,化學電池占有日益重要的地位。在電動汽車中,電池更是核心部件,決定著電動汽車的發展路線、車輛的行駛里程、速度和價格,尤其是與其安全性息息相關。


鉛酸電池向來以其高安全性、價廉、可靠等優秀品質,占領著電池儲能的重要份額。近年來,利用多孔炭(特種活性炭)粉的電容用途和導電性,將其摻入鉛酸電池負極中,發展了電容型鉛酸電池(簡稱鉛炭電池),在保持原有優點的同時,大幅度提高了循環壽命、比功率和低溫性能。而且,充電電壓下降、放電電壓上升,電能利用效率提高。可以說,鉛炭電池是鉛酸電池誕生159年來的最大技術進步。


2004年,工信部的強基工程分別以約2000萬元支持南都、雙登兩家大型鉛酸電池公司投入鉛炭電池生產,這雖然與2009年美國分別以3000多萬美元(約合人民幣4.5億元)支持兩家美國大型鉛酸電池公司發展鉛炭電池相比差距不小,但從當時國力來衡量,我國政府的支持力度已經很大。


從2016年四月國家發展改革委、國家能源局公布《能源技術革命創新行動計劃(2016~2030年)》,到2017年九月國家發展改革委、財政部、科學技術部、工業和信息化部、國家能源局公布《有關促進儲能技術與產業發展的指導意見》,一年多時間里,政府部門就有四個下發文件中提及發展鉛炭電池,充分說明鉛炭電池越來越受到政府部門重視。


在使用場景中,鉛炭電池還可在低速電動汽車中充分發揮用途。


所謂低速電動汽車,包括電動自行車、電動摩托車、電動三輪物流車,以及正在制定“技術條件”的“四輪低速電動汽車”。這些車活動范圍較小,原本使用鉛酸電池。假如改用壽命延長的動力型鉛炭電池,不僅方便了使用者減少更換電池次數,而且使電池再生的次數也相應減少,能源消耗大為減少。


諸多措施待落實


政府部門發文件、指方向固然十分重要,而實質性的行動更為關鍵。


首先,應投入經費支持特種多孔炭的生產。多孔炭是鉛炭電池的關鍵材料。我國鉛炭電池發展慢的重要原因就在特種多孔炭。目前所用的炭重要自美國和日本進口,價格高昂。國產炭不僅產量少,重要問題還有析氫嚴重,實質問題是炭的結構促進了電池充電時水的電解,不僅新增添水維護的工作量和浪費能源,而且放出的氫氣假如疏導不暢將會造成爆燃事故,降低了此類電池固有的安全性。


前面提到的美國政府重金支持發展鉛炭電池,其同時還出資2100萬美元(折合人民幣1.5億元)支持美國EnerG2公司發展碳氣凝膠(一種高導電的多孔炭)。后來,該公司得以將碳氣凝膠高價銷來我國供生產鉛炭電池之用。而我國的強基工程支持鉛炭電池產量建設的同時,卻沒有支持更為根本的多孔炭發展。


我國的碳氣凝膠研制已有一定基礎,政府應該及時幫一把,將這種高技術產品國產化。


其次,應免除鉛炭電池的消費稅。有關蓄電池消費稅征收的規定源于2015年財政部與國稅總局下發的《有關對電池涂料征收消費稅的通知》。該通知規定,“自2015年二月一日起,將對各類電池征收消費稅(部分電池免征),在生產、委托加工和進口環節征收,適用稅率均為4%”,“蓄電池自2016年月一日起征收”。


鉛炭電池出身于“鉛酸電池家庭”,免不了被“牽連”征消費稅。鉛炭電池用炭使成本約新增10%(儲能型電池)至20%(動力型電池),4%的消費稅關于本來利潤空間已經很小的行業而言,實乃一沉重負擔。為了有利于鉛炭電池的發展,其消費稅應予免除。


無論是征收鉛酸電池的消費稅,還是低速電動汽車排斥鉛酸電池,理由都是“鉛酸電池有污染”。其實,經過五年來政府部門抓緊整頓和行業的共同努力,現實情況已非如此。相反,鋰離子電池行業也存在污染問題,也需認真考察。凡是有污染,不管什么行業都應該治理,要一視同仁,公道處理。


最后,尤其應該注意的是,《四輪低速電動汽車技術條件(修改稿)》規定電池組的比能量必須大于每公斤70瓦時,這就將鉛酸電池和鉛炭電池排除在四輪低速電動汽車之外。現在距離今年十一月《四輪低速乘用車技術條件》的定稿期限僅有3個月,《四輪低速電動汽車技術條件(修改稿)》制定者們應該拋棄成見和偏見,接受新事物,將有關電池組比能量的條文從《技術條件》中刪去。


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