传统的铅酸电池在高倍率部分荷电状态下运行时，负极板会逐渐积累大量PbSO₄晶体，形成钝化层而导致电阻增大，充电效率降低，即硫酸盐化现象，而铅炭电池减弱了传统铅酸电池在混合电动汽车、纯电动汽车和储能应用方面的硫酸盐化现象，而且保留了铅酸电池安全可靠、回收率高、价格低的优势。铅炭电池与传统铅酸电池性能指标对比见表。

铅炭电池按照加入炭材料的方式分为三种：不对称超级电容器、超级电池以及内混式铅炭电池。①不对称超级电容器。指铅酸电池的负极全部采用高比表面积的炭材料取代的铅炭电池，正极材料仍为金属氧化物PbO₂。此电池由美国Axion Power公司研发，特点是比功率高、循环寿命长，但是比能量低。②超级电池（ultra battery）。是在国际先进铅酸蓄电池联合会（ALABC）支持下，由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）开发。又称内并式铅炭电池，即负极将碳极板与铅负极并联起来，其中碳负极板起到了超级电容器的作用，此外又可在高倍率放电过程中分担部分电流，有效抑制铅负极在高倍率部分荷电状态下的硫酸盐化现象，同时又可在高倍率充电中起到缓冲作用，分散大电流对铅负极的冲击，从而提高电池的工作寿命。而铅负极则为电池提供主要的动力来源（图左）。③内混式铅炭电池。用少量的炭来取代部分负极活性物质，用炭材料与铅膏直接均匀混合（图右）。其中，炭材料主要起到添加剂作用，提高负极活性物质比表面积和电导率，提高倍率性能和循环性能。

两种铅炭电池结构

铅炭电池因其具有快速充放电、浅充放循环寿命长、成本低等优势，在电动汽车、储能及通信市场中具有较广泛的应用。例如2011年新墨西哥州的公用事业公司建设了一个由500千瓦/500千瓦·时超级电池和250千瓦/1000千瓦·时高级铅酸电池与500千瓦的光伏电站配套的离网型分布式电源系统。这套电源系统通过先进的控制算法提供同步的电压平滑和削峰填谷服务，其中500千瓦/500千瓦·时系统由2个电池柜组成，每个电池柜含有160个超级电池，用于平滑光伏输出；250千瓦/1兆瓦·时系统由6个电池柜组成，每个电池柜含有160个高级铅酸电池，应用于太阳能能量移峰，并且通过光储配合达到不低于15%的高峰负荷消减量。