行業動態

   需求

  目前鋰離子電池主要應用在手機、平板電腦等3C類電子產品領域,在已經商業化的電池中具備最高的能量密度,但是仍然不能滿足人們的需求,為什么?歸結起來一句話,有限的空間內塞不進去更大的電芯。人們對3C產品的體積、重量有著嚴格的要求,所以能夠提供給電池的空間有限。

  性能

  盡管大家都公認鋰離子電池有一統江湖的趨勢,但是至少在兩個方面他是弱于鉛酸電池的,而這兩點在汽車啟動電源上更是招招致命:低溫性能和大電流性能。

  首先說低溫性能,鉛酸電池在低溫下的放電性能其實還是很不錯的,在-10℃的溫度下以10C倍率放電時,10V以上的電壓保持時間能夠大于90s,這足以應付中國絕大多數地區的惡劣環境;而鋰離子電池的低溫性能要差上許多,尤其是呼聲最高的LiFePO4(磷酸鐵鋰)材料,其低溫下的放電性能將會急劇衰減,在東北和西北地區很難實現實際應用,或者說距離實際應用還有很遠的路要走。

  安全性

  啟動電源使用在汽車上大都是固定在發動機艙的位置,且具有較高的密閉性,因此安全性對汽車來說至關重要,幾百安的電流瞬間釋放出來所帶來的熱量和潛在危險不言而喻。

  鉛酸電池的安全性在目前的電池系統里屬于極高的等級,首先,大電流性能優異意味著電池不容易發生意外;其次,即便發生意外,正負極材料都是鉛的化合物,而電解液還是硫酸溶液,三者都不易燃,只能是導致周圍的零部件燃燒。

  鋰離子電池的負極材料是石墨,碳材料的一種,易燃性就不需要多說了。電解液是酯類溶劑和鋰鹽,酯類溶劑不僅易燃而且還有極強的揮發性,一旦大量放熱或者在汽車碰撞時容易發生燃燒甚至爆炸,將事故推高一個等級,后果不堪設想。同時,還有一個重要的因素不可忽略,鋰離子電池在大電流放電時容易在負極形成鋰枝晶,刺穿隔膜導致電池內部短路進而爆炸,這在鋰電界是一個共識。

  其實其他的問題還有很多,比如電池長期處于高荷電態(SOC)下帶來的電極材料穩定性等也是一個較大的問題,目前關于其研究還不多,許多機理還不清楚,等等,鋰離子電池的安全性問題太多了,在這里就不一一說明了。

  成本

  在成本上看,鉛酸電池的成本毫無疑問是最低的,無論是電極材料,電解液還是裝配環境要求等都遠遠低于鋰離子電池。

  就電極材料而言,鋰離子電池電極材料大都需要復雜的工藝制備,且要經過一個高溫熱處理過程(石墨化溫度大于2000度,正極材料也大都需要七八百度),成本大都在15-20w/噸以上,石墨可能會低一些;鉛酸電池使用的氧化鉛和硫酸鉛相對來說成本會低很多。

  電解液的話鋰離子電池使用多個酯類溶劑價格較高,而且對含水量有嚴格的要求,大都在幾十個ppm以內,電解質鹽六氟磷酸鋰不僅貴而且還容易分解,造成危險,分解產物之一就是恐怖的HF,百度一下即可知道它的危害!而鉛酸電池則是硫酸溶液,這個就不需要多說了吧。

  環境

  目前社會上的呼聲大都說鉛酸電池污染環境,鋰離子電池對環境友好等,其實這是一個很大的誤區,之前由于南方小鉛酸電池廠太多不注意環保而大肆排放,而且加上國家想要縮減鉛酸電池的規模,大力發展新能源,因此媒體的論調也有較強的針對性,實際并非如此。

  目前鉛酸電池相對于鋰離子電池而言做得最好的部分就是回收機制。現在鉛酸電池主要應用在電動自行車和啟動電源領域,這兩個領域都有很強的針對性,那就是用戶在換電池時都回到專門的店里去更換,為什么?可以把舊電池折成錢買新的啊!這些廢舊的電池基本都會再回到專門的鉛板回收工廠進行二次處理重新制備電極材料。

  鋰離子電池你見過有專門的機構回收再用來制備電極材料嗎?原因如下:第一,鋰離子電池應用領域太廣,這就決定了他的回收難度;第二,鋰離子電池大都是小型的,平常大家手機或者mp3等不用了大都是直接扔了或者賣了,這些電池最后基本都躺在了垃圾桶里面。

  雖然鋰離子電池里面重金屬較少,只有正極材料含有鈷金屬,但是扛不住全世界這么大的用戶體量啊,長期來看,這還是個問題,所以總的來看鉛酸電池只要在制造過程中注意好相關的環保措施是沒有問題的,因為在使用中都是密封免維護的,最終又會有相對應的回收機制。

  總結

  其實鉛酸電池絕對算是化學電源界的一顆常青樹,誕生至今已經有一百多年了,近年來雖然一直說要用鋰離子電池來取代,但是我覺得在一些領域暫時是根本無法取代的,至少三五十年內是不可能的。

  大家要用發展的眼光看問題,鉛酸電池的研究也一直在進步,目前在汽車啟動電源領域依然是無敵的存在,鋰離子電池還有很長的路要走,還年輕,希望日后能有更高端的電池出現并取代之!

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