铅酸电池之所以在发动电源范畴占有统治位置而不被锂电池替代,自有其要素:
1、需求
如今锂离子电池首要运用在手机、平板电脑等3C类电子产品范畴,在现已商业化的电池中具有的能量密度,可是依然不能满意我们的需求,为何-归结起来一句话,有限的空间内塞不进去更大的电芯。锂离子电池自1990年索尼公司商业化以来尽管在制作技术和研制新资料方面不断前进,可是其反响机理和商业化的正负极资料(石墨和钴酸锂)底子没有发生本质的改变。所以相对于电子产品遵照摩尔定律的晋级速度来说明显跟不上脚步,可是我们对3C产品的体积、分量又有着严厉的请求,所以能够供给给电池的空间有限,故只能在续航上做出退让;
可是轿车则不一样,他能够供给足够大的电池寄存空间,尽管锂离子电池具有较高的能量密度,可是为了节省掉那一点点空间而更改全套的供电和用电系统,这明显是一个费事耗力的工作,需求一系列的用电零部件合作;从本钱上来说不划算,在空间本钱和有关配套元件的更改本钱挑选上,轿车厂商更情愿挑选前者,究竟这么点空间相对整个轿车来说并不是多大的工作。
所以从需求程度上来说,厂商对发动电源替换为锂离子电池的意愿并不激烈。
2、功能
尽管我们都公认锂离子电池有一统江湖的趋势,可是最少在两个方面他是弱于铅酸蓄电池的,而这两点在轿车发动电源上更是招招丧命:低温功能和大电流功能。
首要说低温功能,铅酸蓄电池在低温下的放电功能本来仍是很不错的,在-10℃的温度下以10C倍率放电时,10V以上的电压坚持时刻能够大于90s,这足以敷衍我国绝大多数区域的恶劣环境;而锂离子电池的低温功能要差上许多,尤其是呼声的LiFePO4(磷酸铁锂)资料,其低温下的放电功能将会急剧衰减,在东北和西北区域很难完成实践运用,或许说间隔实践运用还有很远的路要走。
其次是大电流特性,轿车在发动时的刹那间电流大都在200A以上,豪华轿车也许更高。就如今的锂离子电池正负极资料石墨和钴酸锂而言,二者都不属于高功率型的负极资料,在高倍率下功能急剧下降;而当时研讨对比老练的高功率型负极资料Li4Ti5O12(钛酸锂)和正极资料LiFePO4,他们本身又存在很大的硬伤,前者是胀气,后者则是批次性和低温功能差,二者都会致使电池功能的快速衰减,还有也许带来安全隐患。
3、安全性
发动电源运用在轿车上大都是固定在发动机舱的位置,且具有较高的密闭性,因而安全性对轿车来说至关首要,几百安的电流刹那间释放出来所带来的热量和潜在风险不言而喻。
铅酸电池的安全性在如今的电池系统里属于极高的等级,首要,大电流功能优良意味着电池不简单发生意外;其次,即使发生意外,正负极资料都是铅的化合物,而电解液仍是硫酸溶液,三者都不易燃,只能是致使周围的零部件焚烧。
而锂离子电池的负极资料是石墨,碳资料的一种,易燃性就不需求多说了。电解液是酯类溶剂和锂盐,酯类溶剂不只易燃并且还有极强的挥发性(实验室开关手套箱所带来的芳香气味大都拜它所赐),一旦许多放热或许在轿车碰撞时简单发生焚烧乃至爆破,将事端推高一个等级,后果不堪设想。一起,还有一个首要的要素不行疏忽,锂离子电池在大电流放电时简单在负极构成锂枝晶,刺穿隔阂致使电池内部短路进而爆破,这在锂电界是一个一致。本来别的的疑问还有许多,比方电池长时间处于高荷电态(SOC)下带来的电极资料稳定性等也是一个较大的疑问,如今对于其研讨还不多,许多机理还不明白,等等,锂离子电池的安全性疑问太多了,在这里就不逐个说明晰。
4、本钱
在本钱上看,铅酸电池的本钱毫无疑问是的,无论是电极资料,电解液仍是安装环境请求等都远远低于锂离子电池。
就电极资料而言,锂离子电池电极资料大都需求杂乱的技术制备,且要经过一个高温热处理进程(石墨化温度大于2000度,正极资料也大都需求七八baidu),本钱大都在15-20w/吨以上,石墨也许会低一些;铅酸电池运用的氧化铅和硫酸铅相对来说本钱会低许多。电解液的话锂离子电池运用多个酯类溶剂报价较高,并且对含水量有严厉的请求,大都在几十个ppm以内,电解质盐六氟磷酸锂不只贵并且还简单分化,造成风险,分化产品之一即是恐怖的HF,baidu一下即可知道它的损害!而铅酸电池则是硫酸溶液,这个就不需求多说了吧。
5、环境
如今社会上的呼声大都说铅酸电池污染环境,锂离子电池对环境友好等,本来这是一个很大的误区,之前由于南边小铅酸电池厂太多不留意环保而大举排放,并且加上国家想要减缩铅酸电池的规划,大力开展新能源,因而媒体的论调也有较强的针对性,实践并非如此。
如今铅酸电池相对于锂离子电池而言做得好的的有些即是收回机制。如今铅酸电池首要运用在电动自行车和发动电源范畴,这两个范畴都有很强的针对性,那即是用户在换电池时都回到专门的店里去替换,为何-能够把旧电池折成钱买新的啊!依据我的调查,广大的县城城镇电动自行车主底子都有这样的认识,轿车更不用说。这些废旧的电池底子都会再回到专门的铅板收回工厂进行二次处理从头制备电极资料。
锂离子电池你见过有专门的组织收回再用来制备电极资料吗-不好意思,我没见过。要素如下:第一,锂离子电池运用范畴太广,这就决议了他的收回难度;第二,锂离子电池大都是小型的,往常我们手机或许mp3等不用了大都是直接扔了或许卖了,这些电池最后底子都躺在了垃圾桶里边,尽管锂离子电池里边重金属较少,只要正极资料富含钴金属,可是扛不住全世界这么大的用户体量啊,长时间来看,这仍是个疑问,不过如今并没有组织很注重这个疑问,国家应该在这个疑问上会越来越注重的。
所以总的来看铅酸电池只要在制作进程中留意好有关的环保办法是没有疑问的,由于在运用中都是密封免维护的,终究又会有相对应的收回机制。
总结
作者有幸去过国内的江森自控蓄电池公司上海和长兴工厂,感受公司的维护机制做得十分到位,电池的制作自动化程度也很高;在轿车发动电源范畴,国内好的的公司是帆船(保定)和骆驼(襄阳)。在电动自行车范畴,国内好的的则是超威和天能(浙江长兴),依据在里边工作的同学的经历,大都在环保上做得很不错。
本来铅酸电池肯定算是化学电源界的一颗常青树,诞生至今现已有一百多年了,近年来尽管一直说要用锂离子电池来替代,可是我觉得在一些范畴暂时是底子无法替代的,最少三五十年内是不也许的。我们要用开展的眼光看疑问,铅酸电池的研讨也一直在前进,如今在轿车发动电源范畴依然是无敌的存在,锂离子电池还有很长的路要走,还年青,希望日后能有更高端的电池呈现并替代之!