行業(yè)動態(tài)
需求
目前鋰離子電池主要應(yīng)用在手機(jī)、平板電腦等3C類電子產(chǎn)品領(lǐng)域,在已經(jīng)商業(yè)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(jié)起來一句話,有限的空間內(nèi)塞不進(jìn)去更大的電芯。人們對3C產(chǎn)品的體積、重量有著嚴(yán)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(rèn)鋰離子電池有一統(tǒng)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(yīng)付中國絕大多數(shù)地區(qū)的惡劣環(huán)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(qū)很難實現(xiàn)實際應(yīng)用,或者說距離實際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的路要走。
安全性
啟動電源使用在汽車上大都是固定在發(fā)動機(jī)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(guān)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(tǒng)里屬于極高的等級,首先,大電流性能優(yōu)異意味著電池不容易發(fā)生意外;其次,即便發(fā)生意外,正負(fù)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(dǎo)致周圍的零部件燃燒。
鋰離子電池的負(fù)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(qiáng)的揮發(fā)性,一旦大量放熱或者在汽車碰撞時容易發(fā)生燃燒甚至爆炸,將事故推高一個等級,后果不堪設(shè)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(fù)極形成鋰枝晶,刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路進(jìn)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(tài)(SOC)下帶來的電極材料穩(wěn)定性等也是一個較大的問題,目前關(guān)于其研究還不多,許多機(jī)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(huán)境要求等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fù)雜的工藝制備,且要經(jīng)過一個高溫?zé)崽幚磉^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(yán)格的要求,大都在幾十個ppm以內(nèi),電解質(zhì)鹽六氟磷酸鋰不僅貴而且還容易分解,造成危險,分解產(chǎn)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(huán)境
目前社會上的呼聲大都說鉛酸電池污染環(huán)境,鋰離子電池對環(huán)境友好等,其實這是一個很大的誤區(qū),之前由于南方小鉛酸電池廠太多不注意環(huán)保而大肆排放,而且加上國家想要縮減鉛酸電池的規(guī)模,大力發(fā)展新能源,因此媒體的論調(diào)也有較強(qiáng)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(jī)制。現(xiàn)在鉛酸電池主要應(yīng)用在電動自行車和啟動電源領(lǐng)域,這兩個領(lǐng)域都有很強(qiáng)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?。∵@些廢舊的電池基本都會再回到專門的鉛板回收工廠進(jìn)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(jī)構(gòu)回收再用來制備電極材料嗎?原因如下:第一,鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)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(jī)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(guān)的環(huán)保措施是沒有問題的,因為在使用中都是密封免維護(hù)的,最終又會有相對應(yīng)的回收機(jī)制。
總結(jié)
其實鉛酸電池絕對算是化學(xué)電源界的一顆常青樹,誕生至今已經(jīng)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(lǐng)域暫時是根本無法取代的,至少三五十年內(nèi)是不可能的。
大家要用發(fā)展的眼光看問題,鉛酸電池的研究也一直在進(jìn)步,目前在汽車啟動電源領(lǐng)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(xiàn)并取代之!
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