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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(mu)前鋰離子電池主要應用在(zai)手機、平(ping)板電腦等3C類電子產品領域(yu),在(zai)已經商業化的電池中具備(bei)最高的能量(liang)密(mi)度(du),但是仍然不(bu)(bu)能滿(man)足人們(men)的需求,為什么?歸結(jie)起來一句話,有(you)限的空間(jian)內塞不(bu)(bu)進去更大的電芯。人們(men)對3C產品的體積、重(zhong)量(liang)有(you)著嚴格的要求,所以(yi)能夠提供給(gei)電池的空間(jian)有(you)限。


  性能
  盡(jin)管(guan)大家都公認(ren)鋰離子電(dian)池有(you)一統江(jiang)湖的(de)趨勢(shi),但是至(zhi)少(shao)在兩個方面他是弱于鉛酸電(dian)池的(de),而這兩點在汽車啟動電(dian)源上更是招招致命:低(di)溫性能和大電(dian)流性能

  首先說低(di)溫性(xing)(xing)能(neng),鉛酸(suan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)低(di)溫下的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng)其實還是很不(bu)錯的(de),在(zai)-10℃的(de)溫度下以(yi)10C倍率放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi),10V以(yi)上(shang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓保持時(shi)間能(neng)夠大于90s,這(zhe)足以(yi)應(ying)付(fu)中國絕大多(duo)數(shu)地(di)區(qu)的(de)惡劣(lie)環境;而鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)要差上(shang)許多(duo),尤其是呼聲最高的(de)LiFePO4(磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li))材料,其低(di)溫下的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng)將(jiang)會急劇衰減(jian),在(zai)東北(bei)和西北(bei)地(di)區(qu)很難實現實際(ji)應(ying)用,或者說距(ju)離(li)實際(ji)應(ying)用還有很遠的(de)路(lu)要走(zou)。


  安全性
  啟動(dong)電源使(shi)用在(zai)汽(qi)車上大(da)都(dou)是(shi)固定在(zai)發動(dong)機艙的(de)位置,且具有較高的(de)密閉性(xing),因此安(an)全(quan)性(xing)對(dui)汽(qi)車來說(shuo)至關重要,幾(ji)百(bai)安(an)的(de)電流瞬間釋放(fang)出來所(suo)帶(dai)來的(de)熱量和(he)潛在(zai)危險不言而喻(yu)。
  鉛(qian)酸電(dian)(dian)池的(de)(de)安全性在目(mu)前的(de)(de)電(dian)(dian)池系統里(li)屬于極高的(de)(de)等級,首先,大(da)電(dian)(dian)流性能優異意味著電(dian)(dian)池不容易發(fa)生意外;其次(ci),即(ji)便發(fa)生意外,正負極材料都是(shi)鉛(qian)的(de)(de)化合(he)物(wu),而電(dian)(dian)解(jie)液還是(shi)硫酸溶液,三者(zhe)都不易燃,只(zhi)能是(shi)導致周圍的(de)(de)零部件燃燒。
  鋰離(li)子(zi)電池的(de)負極(ji)材(cai)料是(shi)(shi)石墨,碳材(cai)料的(de)一(yi)種(zhong),易(yi)燃(ran)性(xing)就不(bu)需要(yao)多說了。電解液(ye)是(shi)(shi)酯類(lei)溶(rong)劑和鋰鹽,酯類(lei)溶(rong)劑不(bu)僅易(yi)燃(ran)而(er)且還有(you)極(ji)強的(de)揮發性(xing),一(yi)旦大量放(fang)熱或者(zhe)在(zai)汽車碰(peng)撞時容(rong)易(yi)發生燃(ran)燒甚至爆炸,將(jiang)事(shi)故推高(gao)一(yi)個等級(ji),后果不(bu)堪設想。同時,還有(you)一(yi)個重要(yao)的(de)因素(su)不(bu)可忽略(lve),鋰離(li)子(zi)電池在(zai)大電流放(fang)電時容(rong)易(yi)在(zai)負極(ji)形成(cheng)鋰枝晶,刺穿隔膜導致(zhi)電池內部短(duan)路(lu)進而(er)爆炸,這在(zai)鋰電界是(shi)(shi)一(yi)個共識。

  其實(shi)其他的(de)問(wen)題(ti)還有很(hen)多,比(bi)如電(dian)池(chi)長期(qi)處于高荷電(dian)態(tai)(SOC)下帶來的(de)電(dian)極(ji)材料(liao)穩定(ding)性(xing)等(deng)也是(shi)一個(ge)較大的(de)問(wen)題(ti),目前關于其研究還不(bu)(bu)多,許多機理還不(bu)(bu)清楚,等(deng)等(deng),鋰(li)離子電(dian)池(chi)的(de)安全性(xing)問(wen)題(ti)太(tai)多了(le),在這里(li)就不(bu)(bu)一一說明了(le)。


  成本
  在成(cheng)本上看,鉛酸電池(chi)的成(cheng)本毫(hao)無(wu)疑問是最(zui)低的,無(wu)論是電極材料,電解液還是裝配環境要(yao)求(qiu)等都遠遠低于(yu)鋰離(li)子電池(chi)。
  就(jiu)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)而(er)言(yan),鋰離子電(dian)池電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)大都(dou)需(xu)(xu)要(yao)復(fu)雜(za)的工藝制備,且要(yao)經過一(yi)個高溫熱(re)處理過程(石(shi)墨化溫度大于2000度,正極(ji)材(cai)料(liao)也大都(dou)需(xu)(xu)要(yao)七八百度),成(cheng)(cheng)本(ben)大都(dou)在(zai)15-20w/噸以上,石(shi)墨可能會(hui)低(di)一(yi)些;鉛酸電(dian)池使用的氧化鉛和硫酸鉛相對來說成(cheng)(cheng)本(ben)會(hui)低(di)很多(duo)。

  電解液的話(hua)鋰離子電池(chi)使用(yong)多個酯類溶劑價格較高,而(er)且對含水量有嚴(yan)格的要求,大都在幾十個ppm以(yi)內(nei),電解質鹽六氟(fu)磷酸(suan)鋰不僅貴而(er)且還容(rong)易(yi)分解,造成(cheng)危險,分解產物之一就是恐怖的HF,百度一下(xia)即可知道它(ta)的危害!而(er)鉛酸(suan)電池(chi)則是硫酸(suan)溶液,這個就不需(xu)要多說了(le)吧(ba)。


  環境
  目前(qian)社(she)會上(shang)的(de)呼聲(sheng)大(da)都(dou)說鉛(qian)(qian)酸(suan)(suan)電(dian)(dian)(dian)池污(wu)染環境(jing),鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池對(dui)環境(jing)友好等,其實這是一個很大(da)的(de)誤區(qu),之前(qian)由于南方小(xiao)鉛(qian)(qian)酸(suan)(suan)電(dian)(dian)(dian)池廠太多不(bu)注意環保而大(da)肆排放,而且加上(shang)國家想要縮減鉛(qian)(qian)酸(suan)(suan)電(dian)(dian)(dian)池的(de)規模(mo),大(da)力(li)發展新能源,因此(ci)媒體的(de)論調(diao)也有較強(qiang)的(de)針(zhen)對(dui)性(xing),實際并非(fei)如此(ci)。
  目前鉛酸電(dian)池(chi)相對于鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)而言做(zuo)得最好的(de)部分(fen)就(jiu)是回收機制。現在鉛酸電(dian)池(chi)主要(yao)應用(yong)在電(dian)動自(zi)行車和啟(qi)動電(dian)源領(ling)域(yu),這(zhe)兩(liang)個領(ling)域(yu)都有很(hen)強的(de)針對性,那就(jiu)是用(yong)戶在換電(dian)池(chi)時(shi)都回到專(zhuan)門的(de)店里去(qu)更換,為(wei)什么?可以(yi)把舊(jiu)電(dian)池(chi)折成錢(qian)買新的(de)啊!這(zhe)些廢舊(jiu)的(de)電(dian)池(chi)基本都會(hui)再(zai)回到專(zhuan)門的(de)鉛板回收工廠進行二次處理重新制備(bei)電(dian)極材料。
  鋰(li)離(li)子電(dian)池你(ni)見過(guo)有專門的(de)機(ji)構回收(shou)再用(yong)來制備電(dian)極材料嗎?原(yuan)因如下(xia):第一,鋰(li)離(li)子電(dian)池應用(yong)領域太廣,這就決定了(le)他的(de)回收(shou)難度;第二,鋰(li)離(li)子電(dian)池大(da)(da)都是小(xiao)型的(de),平常大(da)(da)家手機(ji)或者(zhe)mp3等不用(yong)了(le)大(da)(da)都是直接扔了(le)或者(zhe)賣了(le),這些電(dian)池最后(hou)基(ji)本都躺在(zai)了(le)垃圾桶(tong)里面。
  雖(sui)然鋰離子電池里(li)面重金(jin)屬較(jiao)少,只有(you)正極材料含(han)有(you)鈷金(jin)屬,但是扛(kang)不住全世界這么大的(de)用戶(hu)體量啊,長期來看(kan),這還是個問題(ti),所以(yi)總的(de)來看(kan)鉛酸電池只要在(zai)制(zhi)造過程中注意(yi)好相(xiang)關(guan)的(de)環保(bao)措施是沒有(you)問題(ti)的(de),因(yin)為在(zai)使用中都(dou)是密(mi)封(feng)免維護的(de),最終又會有(you)相(xiang)對應的(de)回收(shou)機制(zhi)。
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