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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(li)子電(dian)池主(zhu)要(yao)應用在(zai)手機、平板電(dian)腦等3C類電(dian)子產(chan)品(pin)領域,在(zai)已經商業化的(de)(de)(de)電(dian)池中具備最高的(de)(de)(de)能量(liang)密度(du),但是仍然不(bu)能滿足人(ren)們的(de)(de)(de)需求(qiu)(qiu),為什(shen)么(me)?歸(gui)結起來一(yi)句話,有(you)限的(de)(de)(de)空間內(nei)塞不(bu)進去更(geng)大的(de)(de)(de)電(dian)芯。人(ren)們對(dui)3C產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)體積、重量(liang)有(you)著嚴(yan)格(ge)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu),所以能夠提供給(gei)電(dian)池的(de)(de)(de)空間有(you)限。


  性能
  盡(jin)管大(da)家都公(gong)認鋰離子電(dian)(dian)池有一統江湖的趨勢,但是(shi)(shi)至(zhi)少在(zai)兩個(ge)方面他是(shi)(shi)弱于鉛酸(suan)電(dian)(dian)池的,而這兩點在(zai)汽(qi)車啟(qi)動(dong)電(dian)(dian)源上更是(shi)(shi)招招致命:低溫性(xing)能和(he)大(da)電(dian)(dian)流性(xing)能

  首先說低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng),鉛(qian)酸(suan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)下的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)能(neng)其實還是(shi)很不(bu)錯的(de),在(zai)(zai)-10℃的(de)溫(wen)(wen)度下以(yi)10C倍率(lv)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi),10V以(yi)上的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓保持時(shi)間(jian)能(neng)夠大于90s,這足以(yi)應付中國絕大多(duo)數地區(qu)的(de)惡劣(lie)環境;而鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)要差上許(xu)多(duo),尤(you)其是(shi)呼聲最高(gao)的(de)LiFePO4(磷酸(suan)鐵鋰)材(cai)料,其低溫(wen)(wen)下的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)能(neng)將會急劇衰減(jian),在(zai)(zai)東北(bei)和(he)西北(bei)地區(qu)很難(nan)實現(xian)實際應用,或者說距離實際應用還有很遠的(de)路要走。


  安全性
  啟動(dong)電源(yuan)使用在(zai)汽車上大都(dou)是固定在(zai)發動(dong)機艙的(de)(de)位(wei)置,且具有較高的(de)(de)密閉性(xing),因(yin)此安(an)全性(xing)對汽車來說至關重要,幾百(bai)安(an)的(de)(de)電流瞬間釋放出來所帶(dai)來的(de)(de)熱量和(he)潛在(zai)危險不言而喻。
  鉛酸(suan)電(dian)池的(de)安(an)全性(xing)在目前(qian)的(de)電(dian)池系統里(li)屬于極高的(de)等級,首先,大電(dian)流性(xing)能(neng)優(you)異意味著電(dian)池不容(rong)易發(fa)(fa)生意外;其次,即便發(fa)(fa)生意外,正負極材(cai)料都是鉛的(de)化合物,而(er)電(dian)解液(ye)還(huan)是硫酸(suan)溶液(ye),三者(zhe)都不易燃,只能(neng)是導致周(zhou)圍的(de)零部件燃燒。
  鋰(li)(li)離子電(dian)池的負極材料是(shi)石墨,碳材料的一種(zhong),易燃(ran)性(xing)就不需要多(duo)說(shuo)了。電(dian)解液是(shi)酯(zhi)(zhi)類(lei)(lei)溶(rong)劑(ji)和鋰(li)(li)鹽,酯(zhi)(zhi)類(lei)(lei)溶(rong)劑(ji)不僅易燃(ran)而且還有(you)極強的揮發(fa)(fa)性(xing),一旦大(da)量放熱(re)或者(zhe)在(zai)汽車(che)碰撞時容(rong)易發(fa)(fa)生燃(ran)燒甚(shen)至爆炸,將事(shi)故推高一個(ge)(ge)等級,后果不堪(kan)設想。同(tong)時,還有(you)一個(ge)(ge)重要的因素不可忽略,鋰(li)(li)離子電(dian)池在(zai)大(da)電(dian)流放電(dian)時容(rong)易在(zai)負極形成鋰(li)(li)枝晶,刺穿(chuan)隔膜導(dao)致電(dian)池內部(bu)短(duan)路進而爆炸,這在(zai)鋰(li)(li)電(dian)界是(shi)一個(ge)(ge)共(gong)識。

  其(qi)實其(qi)他的問(wen)(wen)題(ti)還有很多,比如電池(chi)長期處于高荷電態(tai)(SOC)下帶來的電極材料穩定性等(deng)也是(shi)一(yi)個較大(da)的問(wen)(wen)題(ti),目前關于其(qi)研究還不多,許多機理還不清楚,等(deng)等(deng),鋰離子(zi)電池(chi)的安全性問(wen)(wen)題(ti)太(tai)多了(le),在這里就不一(yi)一(yi)說明了(le)。


  成本
  在成(cheng)本(ben)上看,鉛酸電池的成(cheng)本(ben)毫無(wu)疑(yi)問是(shi)最低的,無(wu)論是(shi)電極材料(liao),電解(jie)液還是(shi)裝(zhuang)配環境要求等都遠遠低于鋰離子電池。
  就電(dian)極(ji)材料而(er)言,鋰離子電(dian)池電(dian)極(ji)材料大(da)都(dou)需要(yao)復雜的工藝制備,且要(yao)經(jing)過(guo)(guo)一(yi)個高(gao)溫熱處理過(guo)(guo)程(石墨化溫度大(da)于(yu)2000度,正(zheng)極(ji)材料也大(da)都(dou)需要(yao)七八(ba)百(bai)度),成本大(da)都(dou)在15-20w/噸以上,石墨可能會低一(yi)些;鉛酸(suan)電(dian)池使(shi)用的氧化鉛和硫酸(suan)鉛相(xiang)對來(lai)說成本會低很多。

  電解(jie)液的(de)話鋰(li)離(li)子電池(chi)使用(yong)多(duo)個(ge)(ge)(ge)酯類溶(rong)劑(ji)價格(ge)較高,而(er)且(qie)對含(han)水量有嚴格(ge)的(de)要求(qiu),大都在(zai)幾十個(ge)(ge)(ge)ppm以內(nei),電解(jie)質(zhi)鹽六氟磷酸(suan)鋰(li)不(bu)(bu)僅貴而(er)且(qie)還容易分解(jie),造成危險(xian),分解(jie)產(chan)物之一就(jiu)是恐怖的(de)HF,百(bai)度一下即可知道它(ta)的(de)危害!而(er)鉛酸(suan)電池(chi)則(ze)是硫酸(suan)溶(rong)液,這個(ge)(ge)(ge)就(jiu)不(bu)(bu)需(xu)要多(duo)說了(le)吧。


  環境
  目前(qian)社(she)會上(shang)的(de)呼(hu)聲(sheng)大都說(shuo)鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池(chi)污(wu)染(ran)環(huan)境(jing),鋰離子電(dian)(dian)池(chi)對環(huan)境(jing)友好等,其實這是一個很大的(de)誤區,之前(qian)由于南方(fang)小鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池(chi)廠(chang)太(tai)多不注意環(huan)保而(er)大肆排放,而(er)且加上(shang)國家想要縮減鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池(chi)的(de)規模,大力發(fa)展(zhan)新(xin)能源,因(yin)此(ci)媒(mei)體(ti)的(de)論調也(ye)有(you)較強(qiang)的(de)針對性,實際并非如此(ci)。
  目前鉛(qian)酸(suan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)相對于鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)而(er)言做得最好的(de)(de)(de)部分(fen)就是(shi)回(hui)(hui)收機制。現在(zai)鉛(qian)酸(suan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)主要應用在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)動自行車和啟動電(dian)(dian)(dian)(dian)源領(ling)域(yu),這(zhe)兩個領(ling)域(yu)都有很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)針對性,那就是(shi)用戶在(zai)換電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)時都回(hui)(hui)到專門(men)的(de)(de)(de)店(dian)里去更換,為什(shen)么?可以把舊電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)折成錢買(mai)新的(de)(de)(de)啊!這(zhe)些廢舊的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)基本都會再回(hui)(hui)到專門(men)的(de)(de)(de)鉛(qian)板(ban)回(hui)(hui)收工廠進行二次處理重(zhong)新制備電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)材料。
  鋰(li)離(li)子電池(chi)你見(jian)過(guo)有專門的機構回(hui)收再用來制(zhi)備電極材料嗎?原因(yin)如下:第一,鋰(li)離(li)子電池(chi)應用領域太廣,這就(jiu)決定了(le)他的回(hui)收難度;第二,鋰(li)離(li)子電池(chi)大(da)(da)都是(shi)(shi)小(xiao)型的,平常(chang)大(da)(da)家手機或(huo)(huo)者mp3等不用了(le)大(da)(da)都是(shi)(shi)直接扔(reng)了(le)或(huo)(huo)者賣了(le),這些電池(chi)最后基(ji)本都躺在了(le)垃(la)圾桶里面。
  雖然(ran)鋰離子電(dian)池里面(mian)重金(jin)屬(shu)較少,只有(you)正極材料含有(you)鈷金(jin)屬(shu),但是(shi)扛(kang)不住全世界(jie)這么大的用戶體(ti)量啊(a),長(chang)期來(lai)看(kan),這還是(shi)個(ge)問題,所以總的來(lai)看(kan)鉛酸電(dian)池只要(yao)在制(zhi)造(zao)過程中注意好相關(guan)的環保措施是(shi)沒有(you)問題的,因為在使用中都是(shi)密(mi)封免維(wei)護的,最終又會有(you)相對(dui)應的回(hui)收機制(zhi)。
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