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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(li)離子電(dian)池(chi)主要(yao)應用在手機、平板電(dian)腦等(deng)3C類電(dian)子產品領域,在已(yi)經商(shang)業(ye)化(hua)的(de)(de)電(dian)池(chi)中具(ju)備最高的(de)(de)能量(liang)密度,但是(shi)仍然不能滿足人們(men)的(de)(de)需(xu)求(qiu),為什么(me)?歸(gui)結起來(lai)一句話(hua),有限的(de)(de)空間(jian)內塞不進去更大的(de)(de)電(dian)芯。人們(men)對3C產品的(de)(de)體積、重(zhong)量(liang)有著嚴格(ge)的(de)(de)要(yao)求(qiu),所以(yi)能夠(gou)提供給電(dian)池(chi)的(de)(de)空間(jian)有限。


  性能
  盡管大家都(dou)公認(ren)鋰離子(zi)電池有一(yi)統江湖的(de)趨勢,但是至少在兩個方面(mian)他是弱于鉛酸電池的(de),而(er)這兩點在汽車啟動(dong)電源上(shang)更(geng)是招招致命:低溫(wen)性(xing)能和大電流性(xing)能

  首先說低(di)(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng),鉛(qian)酸(suan)電(dian)(dian)池在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)放電(dian)(dian)性(xing)能(neng)其(qi)實(shi)還(huan)(huan)是很不錯的(de)(de)(de)(de),在(zai)-10℃的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度下(xia)以(yi)10C倍率放電(dian)(dian)時(shi),10V以(yi)上的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓保持時(shi)間能(neng)夠(gou)大于90s,這足以(yi)應(ying)付中國絕大多(duo)數地區的(de)(de)(de)(de)惡劣(lie)環境;而鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)性(xing)能(neng)要差上許多(duo),尤其(qi)是呼聲最高的(de)(de)(de)(de)LiFePO4(磷(lin)酸(suan)鐵鋰)材(cai)料,其(qi)低(di)(di)(di)溫(wen)下(xia)的(de)(de)(de)(de)放電(dian)(dian)性(xing)能(neng)將會(hui)急劇(ju)衰減,在(zai)東北和(he)西(xi)北地區很難實(shi)現(xian)實(shi)際應(ying)用,或者(zhe)說距離(li)(li)實(shi)際應(ying)用還(huan)(huan)有(you)很遠的(de)(de)(de)(de)路要走(zou)。


  安全(quan)性
  啟(qi)動電源使用在(zai)汽(qi)車上(shang)大都是固定在(zai)發動機艙(cang)的(de)位置,且具有較高(gao)的(de)密閉(bi)性(xing),因此安全(quan)性(xing)對汽(qi)車來(lai)(lai)說至關重要,幾百安的(de)電流瞬間(jian)釋放(fang)出來(lai)(lai)所帶來(lai)(lai)的(de)熱量和(he)潛(qian)在(zai)危險不言而喻。
  鉛(qian)酸(suan)(suan)電池的(de)安全性在目前的(de)電池系(xi)統里屬于(yu)極高(gao)的(de)等級,首(shou)先,大電流性能(neng)(neng)優異意味著電池不容易發生意外;其次,即便發生意外,正負極材料都是鉛(qian)的(de)化合物,而(er)電解(jie)液還(huan)是硫(liu)酸(suan)(suan)溶液,三者都不易燃(ran),只能(neng)(neng)是導致周(zhou)圍(wei)的(de)零部件燃(ran)燒。
  鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池的(de)(de)負(fu)極(ji)材料是(shi)石墨,碳材料的(de)(de)一(yi)種,易燃性就不需要多說了。電(dian)(dian)解液是(shi)酯類(lei)溶劑和鋰(li)鹽,酯類(lei)溶劑不僅易燃而(er)且還有極(ji)強的(de)(de)揮發(fa)性,一(yi)旦大(da)量放熱(re)或(huo)者在(zai)(zai)汽車(che)碰撞時容(rong)易發(fa)生燃燒甚至爆(bao)(bao)炸(zha),將(jiang)事故(gu)推高一(yi)個(ge)(ge)等級,后果不堪(kan)設想。同時,還有一(yi)個(ge)(ge)重要的(de)(de)因素不可忽略,鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池在(zai)(zai)大(da)電(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)時容(rong)易在(zai)(zai)負(fu)極(ji)形成鋰(li)枝晶,刺穿隔膜導(dao)致電(dian)(dian)池內部短(duan)路進而(er)爆(bao)(bao)炸(zha),這(zhe)在(zai)(zai)鋰(li)電(dian)(dian)界是(shi)一(yi)個(ge)(ge)共識。

  其(qi)實其(qi)他(ta)的(de)(de)問題還有很多(duo),比如(ru)電(dian)(dian)池長(chang)期處于高荷(he)電(dian)(dian)態(SOC)下帶來的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料(liao)穩定性等也是一(yi)個較大的(de)(de)問題,目前關(guan)于其(qi)研(yan)究(jiu)還不(bu)(bu)多(duo),許多(duo)機理還不(bu)(bu)清(qing)楚(chu),等等,鋰離(li)子電(dian)(dian)池的(de)(de)安全性問題太(tai)多(duo)了,在這里就不(bu)(bu)一(yi)一(yi)說明了。


  成本
  在成本上看,鉛酸電池的(de)成本毫無(wu)疑問是(shi)最低的(de),無(wu)論是(shi)電極材料(liao),電解(jie)液還是(shi)裝配環(huan)境(jing)要求等(deng)都遠遠低于(yu)鋰(li)離子電池。
  就電極(ji)(ji)材料(liao)而言,鋰離子(zi)電池電極(ji)(ji)材料(liao)大(da)(da)都需(xu)要復雜的工藝制備,且要經過一個高溫熱處理過程(石墨化溫度(du)大(da)(da)于2000度(du),正極(ji)(ji)材料(liao)也大(da)(da)都需(xu)要七八百度(du)),成本大(da)(da)都在15-20w/噸以(yi)上,石墨可能(neng)會(hui)低一些;鉛(qian)酸(suan)電池使用的氧化鉛(qian)和硫酸(suan)鉛(qian)相對來說成本會(hui)低很(hen)多。

  電解(jie)(jie)液的(de)話(hua)鋰離子電池(chi)使用多個酯類溶劑價格較(jiao)高,而(er)且對含水量有嚴格的(de)要求,大都(dou)在(zai)幾十個ppm以內,電解(jie)(jie)質鹽(yan)六氟磷酸(suan)鋰不僅(jin)貴(gui)而(er)且還容易分解(jie)(jie),造(zao)成危(wei)險,分解(jie)(jie)產物之一(yi)就是恐怖的(de)HF,百度一(yi)下即可知道它(ta)的(de)危(wei)害!而(er)鉛酸(suan)電池(chi)則是硫酸(suan)溶液,這個就不需要多說了吧。


  環境
  目(mu)前社會(hui)上的(de)呼聲大都說鉛(qian)酸電池污染環境,鋰離(li)子電池對環境友(you)好等(deng),其實這(zhe)是一個很大的(de)誤區,之(zhi)前由于南(nan)方小鉛(qian)酸電池廠(chang)太(tai)多不注意環保(bao)而(er)大肆排放,而(er)且加上國家(jia)想(xiang)要縮減(jian)鉛(qian)酸電池的(de)規模,大力發展新(xin)能源,因此(ci)媒體(ti)的(de)論調也有較(jiao)強的(de)針對性,實際并(bing)非如(ru)此(ci)。
  目(mu)前鉛酸(suan)電池(chi)相對(dui)于(yu)鋰離子電池(chi)而言做得最(zui)好(hao)的(de)部(bu)分(fen)就是回(hui)收(shou)機制。現在鉛酸(suan)電池(chi)主要(yao)應(ying)用(yong)在電動自行車和啟動電源領(ling)域,這(zhe)兩個領(ling)域都(dou)有很強(qiang)的(de)針對(dui)性(xing),那(nei)就是用(yong)戶在換電池(chi)時都(dou)回(hui)到專(zhuan)門(men)的(de)店里去更換,為什么?可以把舊電池(chi)折成錢買(mai)新的(de)啊!這(zhe)些廢(fei)舊的(de)電池(chi)基本都(dou)會再回(hui)到專(zhuan)門(men)的(de)鉛板回(hui)收(shou)工廠進行二次處理重新制備電極材料。
  鋰離(li)子電(dian)池(chi)你(ni)見過有(you)專(zhuan)門的機(ji)構回(hui)收(shou)再用來制備(bei)電(dian)極材料嗎?原因如下(xia):第(di)一,鋰離(li)子電(dian)池(chi)應(ying)用領域太廣,這(zhe)就決定了他的回(hui)收(shou)難度(du);第(di)二,鋰離(li)子電(dian)池(chi)大都是小型的,平常大家(jia)手機(ji)或者(zhe)mp3等不用了大都是直接扔了或者(zhe)賣(mai)了,這(zhe)些電(dian)池(chi)最后基本都躺在(zai)了垃圾桶里(li)面。
  雖然鋰離子電池里面重金屬(shu)較少,只有正(zheng)極材料含(han)有鈷金屬(shu),但是扛不住(zhu)全(quan)世(shi)界這么大的(de)用(yong)戶體量啊,長期(qi)來(lai)看(kan),這還是個(ge)問題,所以總的(de)來(lai)看(kan)鉛酸(suan)電池只要在制(zhi)造過程中(zhong)注意(yi)好相關的(de)環保(bao)措施是沒有問題的(de),因為在使用(yong)中(zhong)都是密(mi)封免維護的(de),最(zui)終又會有相對應的(de)回(hui)收機(ji)制(zhi)。
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