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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(qian)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池主要應(ying)用在手機、平板電(dian)(dian)腦等(deng)3C類(lei)電(dian)(dian)子(zi)產品領(ling)域(yu),在已經商業化的(de)(de)電(dian)(dian)池中(zhong)具備最高的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)密度,但是仍然不能(neng)滿足人們(men)的(de)(de)需求,為什(shen)么?歸結(jie)起來一(yi)句(ju)話(hua),有限(xian)的(de)(de)空(kong)間(jian)內塞不進去更(geng)大的(de)(de)電(dian)(dian)芯。人們(men)對3C產品的(de)(de)體積、重量(liang)(liang)有著嚴格的(de)(de)要求,所以(yi)能(neng)夠提供(gong)給電(dian)(dian)池的(de)(de)空(kong)間(jian)有限(xian)。


  性能
  盡(jin)管大(da)家都公認鋰離子電池有(you)一統江(jiang)湖的(de)趨(qu)勢(shi),但是至少在兩個方面他(ta)是弱于鉛(qian)酸電池的(de),而(er)這兩點在汽車(che)啟動電源上(shang)更是招招致命:低溫性(xing)(xing)能(neng)和(he)大(da)電流性(xing)(xing)能(neng)

  首先(xian)說低溫性能(neng),鉛酸(suan)電(dian)池(chi)在低溫下(xia)的放(fang)電(dian)性能(neng)其(qi)實(shi)(shi)還是(shi)很(hen)(hen)(hen)不錯的,在-10℃的溫度下(xia)以10C倍率放(fang)電(dian)時(shi),10V以上的電(dian)壓保持(chi)時(shi)間(jian)能(neng)夠大(da)(da)于90s,這足(zu)以應(ying)付中國絕大(da)(da)多數地(di)區的惡(e)劣環境(jing);而鋰(li)離子(zi)電(dian)池(chi)的低溫性能(neng)要(yao)(yao)差(cha)上許多,尤其(qi)是(shi)呼(hu)聲最高的LiFePO4(磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li))材(cai)料,其(qi)低溫下(xia)的放(fang)電(dian)性能(neng)將會急劇衰減,在東北和西(xi)北地(di)區很(hen)(hen)(hen)難實(shi)(shi)現實(shi)(shi)際(ji)(ji)應(ying)用(yong),或(huo)者說距離實(shi)(shi)際(ji)(ji)應(ying)用(yong)還有很(hen)(hen)(hen)遠的路要(yao)(yao)走。


  安全性
  啟動電(dian)源(yuan)使用在(zai)汽車上大都是固(gu)定在(zai)發動機艙的(de)位置(zhi),且(qie)具(ju)有較高的(de)密閉性,因此安全(quan)性對汽車來說至關重要,幾百安的(de)電(dian)流瞬間釋(shi)放出來所(suo)帶(dai)來的(de)熱量和潛在(zai)危險不(bu)言而喻。
  鉛酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)的(de)安全性在目前的(de)電(dian)池(chi)(chi)系統里屬于極(ji)高的(de)等(deng)級,首(shou)先,大電(dian)流性能優異意味著(zhu)電(dian)池(chi)(chi)不容易發生意外;其次,即便發生意外,正負極(ji)材料都是鉛的(de)化合物,而電(dian)解液還是硫酸(suan)溶(rong)液,三(san)者都不易燃,只能是導致周圍的(de)零(ling)部件燃燒。
  鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的負極(ji)(ji)材(cai)料是石墨,碳材(cai)料的一(yi)種,易燃(ran)性(xing)就(jiu)不需(xu)要(yao)(yao)多說(shuo)了。電(dian)解液是酯類(lei)溶劑和鋰(li)鹽,酯類(lei)溶劑不僅易燃(ran)而(er)且還(huan)有極(ji)(ji)強(qiang)的揮發性(xing),一(yi)旦大量放(fang)熱或(huo)者在(zai)(zai)汽車碰撞(zhuang)時(shi)容(rong)易發生(sheng)燃(ran)燒甚至爆(bao)炸(zha),將事故推高一(yi)個(ge)等(deng)級,后果不堪設想。同時(shi),還(huan)有一(yi)個(ge)重要(yao)(yao)的因素不可(ke)忽(hu)略,鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)大電(dian)流放(fang)電(dian)時(shi)容(rong)易在(zai)(zai)負極(ji)(ji)形成鋰(li)枝晶,刺穿隔膜導致電(dian)池(chi)(chi)內部短路進而(er)爆(bao)炸(zha),這在(zai)(zai)鋰(li)電(dian)界是一(yi)個(ge)共識。

  其實其他的問(wen)題還(huan)有很(hen)多,比如電(dian)池長期(qi)處于(yu)高荷電(dian)態(tai)(SOC)下帶(dai)來的電(dian)極材(cai)料穩定性(xing)(xing)等也(ye)是一個(ge)較(jiao)大的問(wen)題,目前(qian)關于(yu)其研究(jiu)還(huan)不(bu)多,許多機理還(huan)不(bu)清楚,等等,鋰離子(zi)電(dian)池的安(an)全性(xing)(xing)問(wen)題太多了,在這(zhe)里就(jiu)不(bu)一一說明了。


  成本
  在成本上看,鉛酸(suan)電池的(de)成本毫無疑(yi)問是(shi)最低的(de),無論是(shi)電極材料,電解液還是(shi)裝(zhuang)配環(huan)境(jing)要求等都(dou)遠遠低于(yu)鋰(li)離子電池。
  就電(dian)(dian)極材(cai)料(liao)(liao)而言,鋰離子電(dian)(dian)池電(dian)(dian)極材(cai)料(liao)(liao)大(da)都(dou)需要(yao)復(fu)雜的工藝制備(bei),且(qie)要(yao)經(jing)過一個高(gao)溫(wen)熱處理過程(石(shi)墨化溫(wen)度大(da)于2000度,正(zheng)極材(cai)料(liao)(liao)也大(da)都(dou)需要(yao)七(qi)八百度),成本大(da)都(dou)在15-20w/噸以上(shang),石(shi)墨可能會(hui)低一些;鉛酸電(dian)(dian)池使用(yong)的氧(yang)化鉛和硫酸鉛相對來說成本會(hui)低很多(duo)。

  電(dian)解液的(de)(de)話鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)使用多個(ge)酯類溶(rong)劑價格較高,而且(qie)對含(han)水量(liang)有嚴(yan)格的(de)(de)要求,大都在(zai)幾十個(ge)ppm以內,電(dian)解質鹽六氟磷酸(suan)鋰(li)不(bu)僅貴而且(qie)還容易分解,造(zao)成危險,分解產物之一就是(shi)恐怖的(de)(de)HF,百度(du)一下(xia)即可知道它(ta)的(de)(de)危害!而鉛酸(suan)電(dian)池(chi)則(ze)是(shi)硫酸(suan)溶(rong)液,這(zhe)個(ge)就不(bu)需要多說了(le)吧。


  環境
  目前(qian)社會上(shang)的(de)呼聲大(da)都說鉛酸(suan)(suan)電(dian)池(chi)污染環(huan)境(jing),鋰離子(zi)電(dian)池(chi)對(dui)環(huan)境(jing)友好等,其實這是一個很大(da)的(de)誤區,之(zhi)前(qian)由于(yu)南方小鉛酸(suan)(suan)電(dian)池(chi)廠太(tai)多(duo)不(bu)注(zhu)意環(huan)保(bao)而(er)大(da)肆排放(fang),而(er)且加上(shang)國家想要縮減鉛酸(suan)(suan)電(dian)池(chi)的(de)規模,大(da)力發展新能源,因(yin)此媒體的(de)論調(diao)也(ye)有較強(qiang)的(de)針對(dui)性,實際并非(fei)如此。
  目(mu)前(qian)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)(chi)相對于鋰離(li)子電(dian)池(chi)(chi)(chi)而言做得最好的(de)部分就是回(hui)(hui)收(shou)機制(zhi)(zhi)。現(xian)在鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)(chi)主要應用(yong)在電(dian)動(dong)自行車和啟動(dong)電(dian)源(yuan)領(ling)域,這兩個領(ling)域都(dou)(dou)有很強的(de)針對性,那就是用(yong)戶在換電(dian)池(chi)(chi)(chi)時(shi)都(dou)(dou)回(hui)(hui)到專門(men)的(de)店里去(qu)更(geng)換,為(wei)什么?可以把舊電(dian)池(chi)(chi)(chi)折成錢買新(xin)的(de)啊!這些廢舊的(de)電(dian)池(chi)(chi)(chi)基本(ben)都(dou)(dou)會再回(hui)(hui)到專門(men)的(de)鉛(qian)板回(hui)(hui)收(shou)工廠(chang)進行二次處理重新(xin)制(zhi)(zhi)備電(dian)極材料。
  鋰離子電(dian)池你見過有專門的機(ji)構回收再用來制(zhi)備電(dian)極(ji)材料嗎?原因如下:第一,鋰離子電(dian)池應用領域太廣,這就決定(ding)了(le)他的回收難度;第二,鋰離子電(dian)池大都(dou)是(shi)小(xiao)型的,平常大家手(shou)機(ji)或(huo)者mp3等不用了(le)大都(dou)是(shi)直接扔了(le)或(huo)者賣了(le),這些電(dian)池最后(hou)基本都(dou)躺在了(le)垃圾桶里面(mian)。
  雖然鋰離子電池里面重(zhong)金屬較(jiao)少,只有正極材料含有鈷金屬,但是(shi)扛不住全世界(jie)這么(me)大的(de)(de)用戶體量啊,長(chang)期(qi)來看,這還(huan)是(shi)個問題,所以(yi)總的(de)(de)來看鉛酸電池只要在(zai)制(zhi)造過程中注意好相(xiang)關的(de)(de)環保措(cuo)施是(shi)沒有問題的(de)(de),因為在(zai)使用中都是(shi)密封免維護的(de)(de),最終又會(hui)有相(xiang)對應的(de)(de)回收機制(zhi)。
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