楊裕生：加快推進(jìn)鉛炭電池發(fā)展
時(shí)間:2018-09-07 09:36來源:中國科學(xué)報(bào) 作者:楊裕生
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鉛炭電池是鉛酸電池誕生以來的最大技術(shù)進(jìn)步。應(yīng)在規(guī)模儲(chǔ)能和低速電動(dòng)車中加緊推廣應(yīng)用。政府部門應(yīng)取消鉛炭電池的消費(fèi)稅，允許鉛炭電池在低速電動(dòng)車中使用，并資助特種炭材料的生產(chǎn)發(fā)展。
山西去年有兩座2兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站被燒毀，其使用的是三星公司生產(chǎn)的三元正極材料鋰離子電池。雖然有人認(rèn)為火災(zāi)不一定源于電池，但是也應(yīng)該引起人們對(duì)鋰電池安全問題的重視。今年7月，韓國一座功率4兆瓦、容量12兆瓦時(shí)的儲(chǔ)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(jù)報(bào)道，這已是韓國燒掉的第四座鋰離子電池儲(chǔ)能電站。可見，三元正極材料鋰離子電池安全性還不穩(wěn)定，在規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)謹(jǐn)慎使用。
相比之下，鉛炭電池是一種新型的超級(jí)電池，其將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者合一:既發(fā)揮超級(jí)電容長壽命的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的安全性、比能量優(yōu)勢(shì)，且擁有非常好的充放電性能。鉛炭電池應(yīng)該在儲(chǔ)能電站建設(shè)中占有重要地位。
鉛炭電池優(yōu)點(diǎn)不少
儲(chǔ)能的重要性已為公眾普遍認(rèn)同。規(guī)模儲(chǔ)能的主要作用有：提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性；提高風(fēng)、光等可再生能源的消納水平，推動(dòng)由化石能源向可再生能源更替；促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)開放和靈活交易、實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同；構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)電力體制改革和促進(jìn)能源新業(yè)態(tài)發(fā)展。
在多種儲(chǔ)能技術(shù)中，化學(xué)電池占有日益重要的地位。在電動(dòng)車中，電池更是核心部件，決定著電動(dòng)車的發(fā)展路線、車輛的行駛里程、速度和價(jià)格，尤其是與其安全性息息相關(guān)。
鉛酸電池向來以其高安全性、價(jià)廉、可靠等優(yōu)秀品質(zhì)，占領(lǐng)著電池儲(chǔ)能的主要份額。近年來，利用多孔炭（特種活性炭）粉的電容作用和導(dǎo)電性，將其摻入鉛酸電池負(fù)極中，發(fā)展了電容型鉛酸電池(簡稱鉛炭電池)，在保持原有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，大幅度提高了循環(huán)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(shù)進(jìn)步。
2004年，工信部的強(qiáng)基工程分別以約2000萬元支持南都、雙登兩家大型鉛酸電池企業(yè)投入鉛炭電池生產(chǎn)，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企業(yè)發(fā)展鉛炭電池相比差距不小，但從當(dāng)時(shí)國力來衡量，我國政府的支持力度已經(jīng)很大。
從2016年4月國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016—2030年）》，到2017年9月國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，一年多時(shí)間里，政府部門就有四個(gè)下發(fā)文件中提及發(fā)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(chǎng)景中，鉛炭電池還可在低速電動(dòng)車中充分發(fā)揮作用。
所謂低速電動(dòng)車，包括電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)三輪物流車，以及正在制定“技術(shù)條件”的“四輪低速電動(dòng)車”。這些車活動(dòng)范圍較小，原本使用鉛酸電池。如果改用壽命延長的動(dòng)力型鉛炭電池，不僅方便了使用者減少更換電池次數(shù)，而且使電池再生的次數(shù)也相應(yīng)減少，能源消耗大為減少。
諸多措施待落實(shí)
政府部門發(fā)文件、指方向固然十分重要，而實(shí)質(zhì)性的行動(dòng)更為關(guān)鍵。
首先，應(yīng)投入經(jīng)費(fèi)支持特種多孔炭的生產(chǎn)。多孔炭是鉛炭電池的關(guān)鍵材料。我國鉛炭電池發(fā)展慢的主要原因就在特種多孔炭。目前所用的炭主要自美國和日本進(jìn)口，價(jià)格高昂。國產(chǎn)炭不僅產(chǎn)量少，主要問題還有析氫嚴(yán)重，實(shí)質(zhì)問題是炭的結(jié)構(gòu)促進(jìn)了電池充電時(shí)水的電解，不僅增加添水維護(hù)的工作量和浪費(fèi)能源，而且放出的氫氣如果疏導(dǎo)不暢將會(huì)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(fā)展鉛炭電池，其同時(shí)還出資2100萬美元（折合人民幣1.5億元）支持美國EnerG2公司發(fā)展碳?xì)饽z（一種高導(dǎo)電的多孔炭）。后來，該公司得以將碳?xì)饽z高價(jià)銷來中國供生產(chǎn)鉛炭電池之用。而我國的強(qiáng)基工程支持鉛炭電池產(chǎn)能建設(shè)的同時(shí)，卻沒有支持更為根本的多孔炭發(fā)展。
我國的碳?xì)饽z研制已有一定基礎(chǔ)，政府應(yīng)該及時(shí)幫一把，將這種高技術(shù)產(chǎn)品國產(chǎn)化。
其次，應(yīng)免除鉛炭電池的消費(fèi)稅。關(guān)于鉛蓄電池消費(fèi)稅征收的規(guī)定源于2015年財(cái)政部與國稅總局下發(fā)的《關(guān)于對(duì)電池涂料征收消費(fèi)稅的通知》。該通知規(guī)定，“自2015年2月1日起，將對(duì)各類電池征收消費(fèi)稅（部分電池免征），在生產(chǎn)、委托加工和進(jìn)口環(huán)節(jié)征收，適用稅率均為4%”，“鉛蓄電池自2016年月1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(fèi)稅。鉛炭電池用炭使成本約增加10%（儲(chǔ)能型電池）至20%（動(dòng)力型電池），4%的消費(fèi)稅對(duì)于本來利潤空間已經(jīng)很小的行業(yè)而言，實(shí)乃一沉重負(fù)擔(dān)。為了有利于鉛炭電池的發(fā)展，其消費(fèi)稅應(yīng)予免除。
無論是征收鉛酸電池的消費(fèi)稅，還是低速電動(dòng)車排斥鉛酸電池，理由都是“鉛酸電池有污染”。其實(shí)，經(jīng)過五年來政府部門抓緊整頓和行業(yè)的共同努力，現(xiàn)實(shí)情況已非如此。相反，鋰離子電池行業(yè)也存在污染問題，也需認(rèn)真考察。凡是有污染，不管什么行業(yè)都應(yīng)該治理，要一視同仁，公道處理。
最后，尤其應(yīng)該注意的是，《四輪低速電動(dòng)車技術(shù)條件（修改稿）》規(guī)定電池組的比能量必須大于每公斤70瓦時(shí)，這就將鉛酸電池和鉛炭電池排除在四輪低速電動(dòng)車之外。現(xiàn)在距離今年11月《四輪低速乘用車技術(shù)條件》的定稿期限僅有3個(gè)月，《四輪低速電動(dòng)車技術(shù)條件（修改稿）》制定者們應(yīng)該拋棄成見和偏見，接受新事物，將有關(guān)電池組比能量的條文從《技術(shù)條件》中刪去。
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