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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

  目前鋰離子電(dian)池主(zhu)要(yao)應用在(zai)手機、平板電(dian)腦等(deng)3C類(lei)電(dian)子產品領域,在(zai)已經商(shang)業化的(de)(de)電(dian)池中具備最高(gao)的(de)(de)能量密度,但是仍然不能滿足人(ren)們(men)的(de)(de)需求,為(wei)什么?歸(gui)結起(qi)來一句話,有限(xian)的(de)(de)空間內(nei)塞不進去更大(da)的(de)(de)電(dian)芯。人(ren)們(men)對(dui)3C產品的(de)(de)體積(ji)、重量有著嚴格的(de)(de)要(yao)求,所以能夠提供給電(dian)池的(de)(de)空間有限(xian)。


  性能
  盡(jin)管大家都(dou)公認(ren)鋰離子(zi)電(dian)池有一(yi)統江湖的趨(qu)勢,但是至少在兩個方(fang)面(mian)他是弱于鉛(qian)酸電(dian)池的,而(er)這兩點在汽車(che)啟動電(dian)源(yuan)上更是招(zhao)招(zhao)致命(ming):低溫性能和(he)大電(dian)流性能

  首先(xian)說(shuo)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng),鉛酸電(dian)池在低(di)溫(wen)(wen)下的(de)放電(dian)性能(neng)(neng)其實(shi)還(huan)是(shi)很(hen)(hen)不錯的(de),在-10℃的(de)溫(wen)(wen)度下以10C倍率放電(dian)時,10V以上(shang)的(de)電(dian)壓保持時間能(neng)(neng)夠大(da)于90s,這足以應(ying)付中國絕大(da)多(duo)數地區的(de)惡劣環(huan)境;而鋰離(li)子電(dian)池的(de)低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)(neng)要差上(shang)許多(duo),尤(you)其是(shi)呼(hu)聲(sheng)最(zui)高的(de)LiFePO4(磷酸鐵鋰)材料,其低(di)溫(wen)(wen)下的(de)放電(dian)性能(neng)(neng)將會急劇衰減,在東北和西北地區很(hen)(hen)難(nan)實(shi)現實(shi)際應(ying)用,或者說(shuo)距(ju)離(li)實(shi)際應(ying)用還(huan)有很(hen)(hen)遠(yuan)的(de)路要走。


  安全性
  啟(qi)動電源(yuan)使用在汽車上大(da)都是固定在發動機艙的位置,且具有較高(gao)的密閉性,因此安全性對汽車來說至關重(zhong)要(yao),幾百安的電流(liu)瞬間釋放出(chu)來所帶來的熱量和潛在危(wei)險(xian)不言而喻。
  鉛酸(suan)電(dian)池(chi)的安全性在(zai)目前的電(dian)池(chi)系統(tong)里屬(shu)于極(ji)高(gao)的等級,首先,大電(dian)流(liu)性能優(you)異意(yi)味著電(dian)池(chi)不容(rong)易(yi)(yi)發(fa)生意(yi)外;其次(ci),即便發(fa)生意(yi)外,正負極(ji)材料(liao)都(dou)是(shi)鉛的化合物,而電(dian)解液還是(shi)硫酸(suan)溶液,三者都(dou)不易(yi)(yi)燃(ran),只能是(shi)導致周圍的零部(bu)件燃(ran)燒。
  鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)負極(ji)材料是石墨,碳材料的(de)(de)一種,易(yi)燃(ran)性(xing)就不需要多(duo)說了。電(dian)(dian)(dian)解液是酯(zhi)類溶(rong)劑和鋰(li)鹽,酯(zhi)類溶(rong)劑不僅易(yi)燃(ran)而且還有極(ji)強(qiang)的(de)(de)揮(hui)發性(xing),一旦大量(liang)放熱或(huo)者(zhe)在(zai)(zai)汽(qi)車碰撞時容易(yi)發生(sheng)燃(ran)燒甚至爆炸,將事故推高一個等級(ji),后果不堪設想(xiang)。同時,還有一個重(zhong)要的(de)(de)因(yin)素不可忽略,鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)(dian)池在(zai)(zai)大電(dian)(dian)(dian)流放電(dian)(dian)(dian)時容易(yi)在(zai)(zai)負極(ji)形成(cheng)鋰(li)枝(zhi)晶(jing),刺穿隔膜導致電(dian)(dian)(dian)池內部短路進而爆炸,這在(zai)(zai)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)界是一個共識。

  其(qi)實其(qi)他(ta)的問(wen)題還(huan)有很多(duo),比如電(dian)池長期處于高(gao)荷電(dian)態(SOC)下帶來的電(dian)極材料穩(wen)定性(xing)等(deng)也是一個(ge)較大的問(wen)題,目前關于其(qi)研究還(huan)不多(duo),許(xu)多(duo)機理還(huan)不清楚,等(deng)等(deng),鋰離子電(dian)池的安全性(xing)問(wen)題太多(duo)了(le),在(zai)這里就不一一說明了(le)。


  成(cheng)本
  在成本上看(kan),鉛酸電(dian)(dian)池的成本毫無疑問是(shi)最低的,無論是(shi)電(dian)(dian)極材料(liao),電(dian)(dian)解液還是(shi)裝配環(huan)境要求(qiu)等都遠遠低于鋰離子電(dian)(dian)池。
  就電(dian)極材(cai)料(liao)而言,鋰(li)離子(zi)電(dian)池(chi)電(dian)極材(cai)料(liao)大(da)都(dou)需(xu)要復雜的工藝(yi)制備,且(qie)要經過一個高溫(wen)熱處理過程(石墨化溫(wen)度(du)大(da)于2000度(du),正極材(cai)料(liao)也(ye)大(da)都(dou)需(xu)要七八百度(du)),成(cheng)本大(da)都(dou)在15-20w/噸以上,石墨可能會低一些;鉛酸電(dian)池(chi)使(shi)用的氧化鉛和硫酸鉛相對來說(shuo)成(cheng)本會低很多。

  電解(jie)液的(de)(de)話鋰離子電池(chi)使用多個酯類溶(rong)劑價格較高,而(er)且對含水量有嚴(yan)格的(de)(de)要(yao)求,大(da)都在(zai)幾十個ppm以(yi)內,電解(jie)質鹽六(liu)氟磷酸(suan)鋰不僅(jin)貴而(er)且還容易分解(jie),造成危險,分解(jie)產物之(zhi)一就(jiu)(jiu)是恐怖(bu)的(de)(de)HF,百(bai)度一下即可知道它(ta)的(de)(de)危害(hai)!而(er)鉛酸(suan)電池(chi)則(ze)是硫酸(suan)溶(rong)液,這個就(jiu)(jiu)不需要(yao)多說了(le)吧。


  環境
  目前(qian)社會(hui)上的(de)呼(hu)聲大都說(shuo)鉛酸(suan)電(dian)(dian)池(chi)(chi)污(wu)染環境(jing),鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)對環境(jing)友好等,其實這是一(yi)個很大的(de)誤(wu)區,之前(qian)由于南(nan)方(fang)小鉛酸(suan)電(dian)(dian)池(chi)(chi)廠太(tai)多不注意環保而大肆排放,而且加上國家想要縮(suo)減鉛酸(suan)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)規模,大力發展(zhan)新能源,因此媒體(ti)的(de)論調也有較(jiao)強的(de)針(zhen)對性,實際并非如此。
  目前鉛酸電(dian)(dian)池(chi)相對于鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)而言做得(de)最好的部(bu)分就是回(hui)收(shou)機制(zhi)(zhi)。現(xian)在鉛酸電(dian)(dian)池(chi)主要應用在電(dian)(dian)動自行車和啟動電(dian)(dian)源(yuan)領域,這(zhe)兩(liang)個領域都(dou)有(you)很強的針對性,那(nei)就是用戶(hu)在換(huan)(huan)電(dian)(dian)池(chi)時都(dou)回(hui)到專(zhuan)門的店里去(qu)更換(huan)(huan),為什么?可以把舊電(dian)(dian)池(chi)折成錢(qian)買(mai)新的啊!這(zhe)些(xie)廢舊的電(dian)(dian)池(chi)基(ji)本都(dou)會再回(hui)到專(zhuan)門的鉛板回(hui)收(shou)工廠進行二次處理重新制(zhi)(zhi)備電(dian)(dian)極(ji)材料。
  鋰離子(zi)電(dian)池(chi)你見過(guo)有專(zhuan)門的機(ji)構回收再用來(lai)制備電(dian)極材料(liao)嗎?原因如下(xia):第一(yi),鋰離子(zi)電(dian)池(chi)應用領域太(tai)廣,這(zhe)就決定了他的回收難(nan)度(du);第二(er),鋰離子(zi)電(dian)池(chi)大都是小型的,平(ping)常(chang)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(tang)在了垃(la)圾桶里面。
  雖然(ran)鋰(li)離子(zi)電(dian)池里面重金屬較少,只(zhi)(zhi)有(you)(you)正極材料含(han)有(you)(you)鈷(gu)金屬,但是扛不住全世界這么(me)大的(de)用(yong)戶體量啊(a),長期來(lai)看,這還是個問(wen)題(ti)(ti),所以總(zong)的(de)來(lai)看鉛酸(suan)電(dian)池只(zhi)(zhi)要在(zai)制造過程(cheng)中注(zhu)意好相關的(de)環保措施是沒有(you)(you)問(wen)題(ti)(ti)的(de),因(yin)為(wei)在(zai)使用(yong)中都是密封免維護(hu)的(de),最終又會有(you)(you)相對(dui)應的(de)回(hui)收機(ji)制。
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