儲能鉛酸電池替代品之拙見

鉛酸電池已經使用了相當長的時間，雖然每單位重量的能量密度早已被其他電池超越，給人笨重但又存不了多少電的印象，循環壽命不佳，過放電又容易受損，但是鉛酸電池價格便宜，所以在很多需要儲能的場合，例如太陽能儲能，不斷電系統，通信機房，甚至一些老人代步用電動車，仍可以見到鉛酸電池被大量採用。目前市場上開始出現使用其他種類電池(例如磷酸鋰鐵電池)來取代儲能用鉛酸電池的產品，其有單位體積/重量下具備更高能量密度的優勢，且充放電性能也較優異，逐漸吸引市場關注，在一些可控制範圍內使用這類取代電池，的確可以一掃原本鉛酸電池所具備的缺點。但是天下沒有白吃的午餐，想要完全發揮取代電池的最佳效能，必須針對兩者電池不同的充放電特性/參數，去調整設備，否則會無法釋放取代電池的完整效能。舉常見的不斷電系統來說，其針對鉛酸電池的使用場合，平常使用浮充(Float charge)方式讓電池維持一定的電量，對於每一顆12V的鉛酸電池，其浮充電壓維持在13.6V至13.8V，為一定電壓(CV)充電的特性，若是使用磷酸鋰鐵電池將其取代，雖然其四串組合標稱電壓接近12V鉛酸電池，但充電上採取的是先定電流後定電壓(CC-CV)的充電，且其四串組合充電截止電壓在14.4V，相較於原本鉛酸電池浮充電壓區間，會顯現出充電未能全滿(FULL)的問題，使得無法有效發揮完整能量密度。另外，不斷電系統內控制電路是使用電壓來作為剩餘可用時間參考，對於兩種電池有不同放電平台電壓來說，若是不進行相對應的修改，也同樣會出現剩餘可用時間判讀失準的狀況。

另外還有最重要的一件事，不斷電系統屬於長時間通電，且不一定會隨時有人在旁邊的設備，電子零件存在失效機率的問題，同樣電池也是有這個機率，尤其隨使用時間過去，電池逐漸老化，失效機率也會提高，不斷電系統使用的密封閥控式鉛酸電池，本身內部無液態電解液，負極回收設計也可盡量減少氫氣產生及外洩，即使長久使用的老化，最多就是極板膨脹導致外殼變形或脹裂，較少發生嚴重事故狀況。磷酸鋰鐵電池雖然安全性已經很好，但失效時可能會導致本體洩壓閥動作，排出內部氣體釋放壓力，也可能同時產生高溫，進而造成更明顯的影響，所以目前搭配磷酸鋰鐵電池使用的不斷電系統，大多會在具備監視及滅火設備的場所(例如機房)，使其在發生狀況時，能立即被發現及進行處置，在而不適用在家用環境下

總而言之，為了使取代電池能發揮最佳效能，並更安全的使用，除了針對使用的設備進行最適化設定與調整外，也要評估使用的環境是否適合，方可享受替代電池帶來的好處並降低其影響

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熱失控：電池因充放電/外界環境影響，使電池本體溫度升高，提高的溫度加速內部化學反應，加速的化學反應使本體溫度又繼續提高，一直循環下去就導致電池累積過多的熱量，最後造成電池壽命縮短及損壞

密閉式鉛酸電池(AGM/GEL)因為屬於貧液式電池，內部電解液的量很少，極板散熱不易，而使熱容量減小，對於本體及環境溫度更加敏感，所以使用密閉式鉛酸電池時，要特別注意環境及本體溫度，避免造成熱失控

除了環境溫度，長期定電壓浮充的場合，例如不斷電系統/太陽能儲能設備等，也須注意浮充電壓，浮充電壓過高時，電池發熱量提升，容易造成熱失控而使電池壽命縮短及加速損壞

下圖為發生熱失控的閥控密閉式鉛酸電池，內部極板結構因為高溫導致膨脹變形，撐開電池外殼