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鋰電池為什么不能取代鉛酸電池?

2020/5/18 9:20:27??????點擊:
       需求

  目前鋰(li)離(li)子電(dian)池主(zhu)要(yao)應(ying)用在手機、平板電(dian)腦(nao)等3C類電(dian)子產(chan)品領域,在已經商業化的(de)(de)電(dian)池中具備(bei)最高的(de)(de)能(neng)量(liang)密度,但是仍然不(bu)(bu)能(neng)滿(man)足人(ren)們(men)的(de)(de)需求(qiu),為什么(me)?歸結起來一句話,有(you)限(xian)(xian)的(de)(de)空(kong)間(jian)內塞不(bu)(bu)進去更大(da)的(de)(de)電(dian)芯。人(ren)們(men)對3C產(chan)品的(de)(de)體積、重量(liang)有(you)著嚴格(ge)的(de)(de)要(yao)求(qiu),所以能(neng)夠提供給電(dian)池的(de)(de)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)(xian)。


  性能
  盡管(guan)大家(jia)都公認鋰離子(zi)電(dian)池有一統(tong)江湖的趨(qu)勢,但是至少在兩個方面他是弱(ruo)于鉛酸電(dian)池的,而這(zhe)兩點在汽(qi)車啟動電(dian)源(yuan)上更(geng)是招(zhao)招(zhao)致命:低溫性能和大電(dian)流(liu)性能

  首先說(shuo)低(di)溫(wen)性能(neng),鉛酸(suan)電(dian)池在低(di)溫(wen)下的(de)(de)放(fang)電(dian)性能(neng)其(qi)(qi)實還(huan)是(shi)很(hen)(hen)不錯的(de)(de),在-10℃的(de)(de)溫(wen)度下以(yi)10C倍率(lv)放(fang)電(dian)時,10V以(yi)上(shang)的(de)(de)電(dian)壓保(bao)持時間能(neng)夠大(da)于90s,這足(zu)以(yi)應付中國絕(jue)大(da)多數地(di)區的(de)(de)惡劣環(huan)境;而鋰(li)離(li)子電(dian)池的(de)(de)低(di)溫(wen)性能(neng)要(yao)差上(shang)許多,尤(you)其(qi)(qi)是(shi)呼(hu)聲最高的(de)(de)LiFePO4(磷酸(suan)鐵鋰(li))材料,其(qi)(qi)低(di)溫(wen)下的(de)(de)放(fang)電(dian)性能(neng)將會急(ji)劇衰減(jian),在東(dong)北(bei)和(he)西北(bei)地(di)區很(hen)(hen)難實現實際應用(yong),或者說(shuo)距(ju)離(li)實際應用(yong)還(huan)有很(hen)(hen)遠的(de)(de)路要(yao)走。


  安全性
  啟動(dong)電源使用在汽車(che)(che)上大(da)都是固定(ding)在發動(dong)機(ji)艙的位置,且具有較(jiao)高的密閉性,因此安(an)全性對汽車(che)(che)來說至關(guan)重要,幾百安(an)的電流瞬(shun)間釋放出(chu)來所帶(dai)來的熱量和(he)潛在危險不言而(er)喻。
  鉛酸(suan)電(dian)池(chi)的(de)(de)安全性在(zai)目前(qian)的(de)(de)電(dian)池(chi)系統里(li)屬于極高的(de)(de)等(deng)級,首先,大電(dian)流性能優異意味(wei)著電(dian)池(chi)不容易發(fa)(fa)生(sheng)意外;其次,即(ji)便(bian)發(fa)(fa)生(sheng)意外,正負極材(cai)料(liao)都是(shi)鉛的(de)(de)化合物(wu),而電(dian)解液還(huan)是(shi)硫(liu)酸(suan)溶(rong)液,三(san)者都不易燃(ran),只能是(shi)導致(zhi)周圍的(de)(de)零部件(jian)燃(ran)燒。
  鋰(li)(li)離子電池(chi)的負(fu)極材料是(shi)石(shi)墨(mo),碳材料的一種,易(yi)燃性就(jiu)不(bu)需(xu)要(yao)多說了。電解液是(shi)酯類(lei)溶劑和(he)鋰(li)(li)鹽,酯類(lei)溶劑不(bu)僅易(yi)燃而且還有極強(qiang)的揮發性,一旦大量放(fang)熱或者在汽車碰撞時(shi)容(rong)易(yi)發生燃燒甚至爆(bao)炸,將事故(gu)推(tui)高(gao)一個(ge)(ge)等級,后果不(bu)堪設(she)想。同時(shi),還有一個(ge)(ge)重(zhong)要(yao)的因素不(bu)可忽略,鋰(li)(li)離子電池(chi)在大電流放(fang)電時(shi)容(rong)易(yi)在負(fu)極形成鋰(li)(li)枝(zhi)晶,刺穿隔膜導致電池(chi)內(nei)部短(duan)路(lu)進而爆(bao)炸,這在鋰(li)(li)電界(jie)是(shi)一個(ge)(ge)共識。

  其實其他的(de)問題還(huan)(huan)有(you)很多,比如電(dian)池(chi)長期處于(yu)高荷電(dian)態(SOC)下(xia)帶來的(de)電(dian)極材料穩定性等也是一(yi)個較大的(de)問題,目前關(guan)于(yu)其研(yan)究還(huan)(huan)不多,許多機(ji)理還(huan)(huan)不清楚(chu),等等,鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)安全性問題太多了,在這(zhe)里就不一(yi)一(yi)說明(ming)了。


  成本(ben)
  在(zai)成本(ben)上看(kan),鉛酸電(dian)池(chi)的(de)成本(ben)毫(hao)無(wu)(wu)疑問是最低的(de),無(wu)(wu)論是電(dian)極材料,電(dian)解液還(huan)是裝配環境要求等都遠遠低于鋰離(li)子電(dian)池(chi)。
  就(jiu)電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料(liao)而(er)言,鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料(liao)大(da)都(dou)需(xu)要(yao)復雜的工藝制備,且(qie)要(yao)經過一(yi)(yi)個高溫(wen)熱(re)處(chu)理(li)過程(石墨化(hua)溫(wen)度(du)大(da)于2000度(du),正極(ji)材(cai)料(liao)也大(da)都(dou)需(xu)要(yao)七八(ba)百度(du)),成本大(da)都(dou)在(zai)15-20w/噸以上,石墨可能會低(di)一(yi)(yi)些;鉛酸電(dian)(dian)池使用的氧(yang)化(hua)鉛和硫(liu)酸鉛相對來說成本會低(di)很多。

  電(dian)解(jie)(jie)液的話鋰離子(zi)電(dian)池(chi)使用多個(ge)酯類溶(rong)劑價(jia)格較高,而(er)且對含水量有嚴格的要求,大都在(zai)幾十個(ge)ppm以內,電(dian)解(jie)(jie)質鹽六氟磷酸鋰不僅(jin)貴而(er)且還容易分解(jie)(jie),造成危險,分解(jie)(jie)產物之一就是恐怖的HF,百度一下即可知道它(ta)的危害!而(er)鉛酸電(dian)池(chi)則是硫酸溶(rong)液,這個(ge)就不需(xu)要多說了吧(ba)。


  環境
  目前(qian)社會上(shang)的呼(hu)聲(sheng)大(da)都說(shuo)鉛酸電池污(wu)染環境,鋰離子電池對(dui)(dui)環境友好等(deng),其實這(zhe)是(shi)一個(ge)很大(da)的誤區,之前(qian)由(you)于南方小(xiao)鉛酸電池廠太多不注意環保而(er)大(da)肆排放(fang),而(er)且加上(shang)國家想要縮減鉛酸電池的規模,大(da)力發展新(xin)能源,因此媒體(ti)的論調也有較強的針對(dui)(dui)性,實際并非如(ru)此。
  目前鉛酸電(dian)(dian)池(chi)相對(dui)于鋰離子電(dian)(dian)池(chi)而言做得最(zui)好的(de)部分就是回收機制(zhi)。現在鉛酸電(dian)(dian)池(chi)主要應用在電(dian)(dian)動自行(xing)車和(he)啟動電(dian)(dian)源領(ling)(ling)域(yu),這兩個(ge)領(ling)(ling)域(yu)都有很(hen)強的(de)針對(dui)性,那就是用戶(hu)在換電(dian)(dian)池(chi)時都回到專門(men)的(de)店(dian)里去更(geng)換,為(wei)什么?可以把(ba)舊(jiu)電(dian)(dian)池(chi)折成錢買新的(de)啊!這些廢舊(jiu)的(de)電(dian)(dian)池(chi)基本都會再回到專門(men)的(de)鉛板回收工(gong)廠進行(xing)二次處理重新制(zhi)備電(dian)(dian)極材(cai)料。
  鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池你見(jian)過有(you)專(zhuan)門的(de)機構回收(shou)再(zai)用來制備電(dian)(dian)極(ji)材料(liao)嗎?原因(yin)如下(xia):第一,鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池應用領域太廣,這就決定了他的(de)回收(shou)難度;第二,鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池大(da)(da)都是(shi)小型的(de),平常大(da)(da)家手機或者mp3等(deng)不用了大(da)(da)都是(shi)直(zhi)接扔了或者賣了,這些電(dian)(dian)池最后基本都躺在了垃圾桶里面。
  雖然鋰離子電池(chi)里(li)面重金屬較少,只(zhi)有正極材料含有鈷金屬,但是(shi)(shi)(shi)扛不(bu)住全世(shi)界(jie)這(zhe)么大的(de)用戶體量啊,長期來看,這(zhe)還是(shi)(shi)(shi)個問題,所以總的(de)來看鉛酸電池(chi)只(zhi)要在制造過程中注(zhu)意好相(xiang)關(guan)的(de)環保措施(shi)是(shi)(shi)(shi)沒有問題的(de),因為在使用中都是(shi)(shi)(shi)密封免維護的(de),最終(zhong)又會有相(xiang)對(dui)應的(de)回收機制。
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