鋰電池為什么不能取代鉛酸電池?
目(mu)前鋰離子電(dian)(dian)池(chi)主(zhu)要應用在手機、平板(ban)電(dian)(dian)腦等3C類電(dian)(dian)子產品領域,在已經商業化的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)中具(ju)備最高的(de)(de)能(neng)(neng)量密度,但是仍然不能(neng)(neng)滿足人們的(de)(de)需(xu)求,為什(shen)么?歸結起來(lai)一句話,有限的(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)內塞不進去(qu)更大的(de)(de)電(dian)(dian)芯。人們對3C產品的(de)(de)體積、重量有著嚴格的(de)(de)要求,所以(yi)能(neng)(neng)夠提供(gong)給電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)有限。
盡管(guan)大家都公認鋰離(li)子電池有一統(tong)江(jiang)湖的趨勢,但是(shi)至少在(zai)(zai)兩個方面他是(shi)弱于鉛酸電池的,而這兩點(dian)在(zai)(zai)汽車啟動(dong)電源上更是(shi)招招致命:低溫性能(neng)和大電流性能(neng)
首先(xian)說(shuo)(shuo)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能,鉛酸電池(chi)在(zai)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)放(fang)電性(xing)能其實(shi)(shi)還(huan)是(shi)很不(bu)錯的(de),在(zai)-10℃的(de)溫(wen)(wen)度下(xia)以10C倍率(lv)放(fang)電時(shi),10V以上的(de)電壓保持時(shi)間能夠(gou)大于90s,這足(zu)以應付中國絕(jue)大多數地(di)區的(de)惡(e)劣環境;而(er)鋰離(li)子(zi)電池(chi)的(de)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能要(yao)差上許(xu)多,尤其是(shi)呼聲最(zui)高的(de)LiFePO4(磷酸鐵鋰)材料,其低(di)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)放(fang)電性(xing)能將會急劇衰減,在(zai)東北(bei)和西(xi)北(bei)地(di)區很難實(shi)(shi)現實(shi)(shi)際應用(yong),或者說(shuo)(shuo)距離(li)實(shi)(shi)際應用(yong)還(huan)有很遠的(de)路要(yao)走。
啟動(dong)電源使用(yong)在汽車(che)上大(da)都是固(gu)定在發動(dong)機艙的位置,且具有較高(gao)的密閉性,因此(ci)安(an)全性對汽車(che)來說至關重(zhong)要,幾百安(an)的電流瞬間釋放出(chu)來所(suo)帶來的熱量(liang)和潛在危險不言而喻。
鉛酸(suan)電池的(de)安全性在(zai)目前的(de)電池系統里屬于極高的(de)等(deng)級(ji),首先(xian),大電流(liu)性能優異意(yi)(yi)味著電池不(bu)(bu)容易(yi)發生意(yi)(yi)外(wai);其次,即便發生意(yi)(yi)外(wai),正(zheng)負(fu)極材料都(dou)是(shi)鉛的(de)化合物,而電解液還是(shi)硫酸(suan)溶(rong)液,三者都(dou)不(bu)(bu)易(yi)燃,只能是(shi)導致(zhi)周圍的(de)零部件燃燒。
鋰(li)離(li)子電池(chi)(chi)的負極材料(liao)是石墨,碳(tan)材料(liao)的一種,易(yi)燃性(xing)就不需要(yao)多說了。電解(jie)液是酯類(lei)溶劑(ji)和鋰(li)鹽,酯類(lei)溶劑(ji)不僅易(yi)燃而且還(huan)有極強的揮發性(xing),一旦大量放(fang)熱或者在(zai)(zai)(zai)汽(qi)車碰(peng)撞時(shi)容易(yi)發生燃燒甚(shen)至爆炸(zha),將事故推(tui)高(gao)一個(ge)等級,后果不堪(kan)設想。同時(shi),還(huan)有一個(ge)重(zhong)要(yao)的因素不可(ke)忽略,鋰(li)離(li)子電池(chi)(chi)在(zai)(zai)(zai)大電流放(fang)電時(shi)容易(yi)在(zai)(zai)(zai)負極形成鋰(li)枝晶,刺(ci)穿隔膜導致電池(chi)(chi)內部(bu)短路進而爆炸(zha),這在(zai)(zai)(zai)鋰(li)電界是一個(ge)共識。
其(qi)實其(qi)他的問題還有很多(duo),比如電(dian)池長期處于高荷電(dian)態(tai)(SOC)下帶來的電(dian)極材料(liao)穩定(ding)性等也(ye)是(shi)一個較大的問題,目前(qian)關于其(qi)研(yan)究還不多(duo),許多(duo)機理還不清楚(chu),等等,鋰離子電(dian)池的安全性問題太多(duo)了(le),在(zai)這里就不一一說明了(le)。
在成本上看,鉛(qian)酸電池的成本毫(hao)無疑問是(shi)最低的,無論(lun)是(shi)電極材(cai)料,電解液還是(shi)裝(zhuang)配(pei)環(huan)境要(yao)求等都遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)低于(yu)鋰離子電池。
就電(dian)(dian)極(ji)材料(liao)(liao)(liao)而言,鋰離子電(dian)(dian)池電(dian)(dian)極(ji)材料(liao)(liao)(liao)大(da)都需要復雜的工(gong)藝制備,且要經(jing)過(guo)一(yi)個高(gao)溫(wen)熱處理過(guo)程(石墨化溫(wen)度(du)大(da)于2000度(du),正極(ji)材料(liao)(liao)(liao)也大(da)都需要七(qi)八(ba)百度(du)),成本大(da)都在(zai)15-20w/噸以(yi)上,石墨可能會低(di)一(yi)些;鉛酸(suan)電(dian)(dian)池使用的氧化鉛和硫酸(suan)鉛相對來說成本會低(di)很(hen)多。
電解(jie)液(ye)(ye)的話鋰離(li)子電池使用(yong)多個酯類(lei)溶(rong)劑(ji)價格(ge)(ge)較高,而(er)且對含水量(liang)有嚴格(ge)(ge)的要(yao)(yao)求,大都在幾十個ppm以內,電解(jie)質鹽六氟(fu)磷酸鋰不僅貴而(er)且還容易分解(jie),造(zao)成危(wei)險(xian),分解(jie)產物之(zhi)一就是恐怖的HF,百度一下即可知道它的危(wei)害(hai)!而(er)鉛酸電池則是硫酸溶(rong)液(ye)(ye),這(zhe)個就不需要(yao)(yao)多說了吧。
目前社會上的(de)呼聲大都說鉛酸電(dian)池(chi)污染環(huan)境(jing),鋰離子電(dian)池(chi)對環(huan)境(jing)友(you)好等,其實這是一個很(hen)大的(de)誤區(qu),之前由于南方小鉛酸電(dian)池(chi)廠太多不注意環(huan)保而大肆(si)排放,而且加上國家想要(yao)縮(suo)減鉛酸電(dian)池(chi)的(de)規(gui)模,大力發展新(xin)能源,因(yin)此(ci)媒體的(de)論調也有較強的(de)針對性,實際并非如此(ci)。
目前鉛酸電(dian)池(chi)相對(dui)(dui)于鋰離子電(dian)池(chi)而言做得最好的部分(fen)就是(shi)回(hui)(hui)收(shou)機制。現在(zai)(zai)鉛酸電(dian)池(chi)主(zhu)要應用(yong)在(zai)(zai)電(dian)動(dong)自行(xing)車和(he)啟動(dong)電(dian)源領域,這兩(liang)個領域都(dou)有很強(qiang)的針對(dui)(dui)性,那就是(shi)用(yong)戶(hu)在(zai)(zai)換(huan)電(dian)池(chi)時都(dou)回(hui)(hui)到(dao)專(zhuan)門的店里去更換(huan),為什么?可以把舊電(dian)池(chi)折成(cheng)錢(qian)買新的啊!這些廢舊的電(dian)池(chi)基本都(dou)會再(zai)回(hui)(hui)到(dao)專(zhuan)門的鉛板回(hui)(hui)收(shou)工廠進行(xing)二次處理重(zhong)新制備電(dian)極材料。
鋰(li)離子電池你見過有(you)專門的(de)機(ji)構回(hui)收(shou)再用(yong)來制備電極材料嗎?原因(yin)如下:第一,鋰(li)離子電池應用(yong)領域太廣,這(zhe)就決定(ding)了(le)(le)他的(de)回(hui)收(shou)難度(du);第二,鋰(li)離子電池大都是小型的(de),平(ping)常大家手機(ji)或者mp3等(deng)不用(yong)了(le)(le)大都是直接扔了(le)(le)或者賣(mai)了(le)(le),這(zhe)些電池最后基本都躺在了(le)(le)垃(la)圾桶(tong)里面。
雖然(ran)鋰離子電池(chi)里(li)面重金屬(shu)較少,只有正極(ji)材料含有鈷金屬(shu),但是(shi)扛不住(zhu)全世界這(zhe)么大的(de)(de)用戶體(ti)量啊(a),長期來看(kan),這(zhe)還是(shi)個(ge)問題,所(suo)以總的(de)(de)來看(kan)鉛酸(suan)電池(chi)只要在制造過(guo)程中注意(yi)好(hao)相(xiang)關(guan)的(de)(de)環保(bao)措施是(shi)沒有問題的(de)(de),因為在使用中都是(shi)密封免維(wei)護的(de)(de),最終又會(hui)有相(xiang)對應的(de)(de)回收機制。
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