鋰電池VS燃料電池，詳解新能源動(dòng)力電池制造生產(chǎn)過(guò)程
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-10 10:03
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新能源汽車發(fā)展火熱，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。新能源汽車的核心部件之一就是新能源電池。從新能源電池的發(fā)展方向上看，新能源電池主要包括鋰電池、燃料電池，下面就對(duì)這兩類新能源電池的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。
目前鋰電池的應(yīng)用最廣泛。根據(jù)材料的不同，鋰電池可分為磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池與三元聚合物鋰電池。磷酸鐵鋰電池技術(shù)相對(duì)成熟、安全，但是也存在缺點(diǎn)，即能量密度低，電池一致性問(wèn)題難以解決，精確性和穩(wěn)定性很難控制，雖然現(xiàn)大多數(shù)電動(dòng)汽車使用的是磷酸鐵鋰電池，但導(dǎo)致電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短，難以滿足消費(fèi)者需求；鈷酸鋰電池相比于磷酸鐵鋰電池，雖然能量密度較大，但安全性較低，且成本高；三元電池能量密度高成本更低，但目前技術(shù)不成熟，導(dǎo)致安全性能不能得到保障。
燃料電池也是新能源電池發(fā)展的另一大熱點(diǎn)。氫燃料突出的特點(diǎn)就是無(wú)污染、效率高、可循環(huán)利用。氫作為一種燃料氣體，燃燒釋放的熱量是汽油發(fā)熱量的3倍，而燃燒的產(chǎn)物是水，完全無(wú)污染，因此氫作為燃料被認(rèn)為將會(huì)成為21世紀(jì)最理想的能源。但是燃料電池也存在成本高、氫氣來(lái)源有限、存在爆炸等安全隱患等缺點(diǎn)。
鋰電池和燃料電池的最大區(qū)別在于兩者的工作本質(zhì)不一樣。鋰電池是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，通過(guò)可逆的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放，它必須儲(chǔ)能再放能，完全依賴于外部能量的供應(yīng)，如果外部能量是非環(huán)保的，那么鋰電也就是非環(huán)保的電力，因此就有了純電動(dòng)汽車只不過(guò)是污染的二次轉(zhuǎn)移之說(shuō)，因?yàn)槠潆娔苤饕獊?lái)自于以火力發(fā)電為主的電網(wǎng)。燃料電池?zé)o需儲(chǔ)能，是一個(gè)電能生產(chǎn)裝置，它通過(guò)電催化反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能釋放出來(lái)，工作方式跟內(nèi)燃機(jī)比較類似。換句話說(shuō)，鋰電池的能源轉(zhuǎn)換為電能到化學(xué)能再到電能，而燃料電池則是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。
我們所熟知的特斯拉電動(dòng)汽車便是用的18650鋰離子電池通過(guò)串并聯(lián)組成的電池板。隨著新能源汽車日漸火爆，動(dòng)力電池行業(yè)也變得炙手可熱！
鋰電池的概念使用非常頻繁，稍加留意，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)用這個(gè)概念其實(shí)是有廣義、較狹義和狹義三種區(qū)別的。廣義的鋰電池包括鋰原電池和鋰離子電池；由于鋰離子電池比鋰原電池應(yīng)用更廣，所以鋰電池在較狹義上通常是指鋰離子電池；在鋰離子電池內(nèi)部又有兩種分類：聚合物鋰離子電池和液態(tài)鋰離子電池，因?yàn)橘|(zhì)量更大、應(yīng)用更多的是液態(tài)鋰離子電池，所以鋰電池的狹義理解就是指液態(tài)鋰離子電池，而聚合物鋰離子電池又叫鋰聚合物電池，人們習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為聚合物電池。
如果在廣義和較狹義的意思上比較鋰聚合物電池和鋰電池的區(qū)別，那么，唯一的就是種概念和屬概念的關(guān)系，鋰聚合物電池被包含于鋰電池。因此，具有比較意義的就是狹義層面上的比較：即聚合物電池和液態(tài)鋰離子電池的比較，基于此，以下用鋰電池代指液態(tài)鋰離子電池。
1
根本區(qū)別是原材料
這是二者各種不同表現(xiàn)的總根源。聚合物電池是指在正極、負(fù)極或電解質(zhì)三大組件中至少有一項(xiàng)使用高分子材料。高分子的意思是分子量大，與其相對(duì)應(yīng)的概念是小分子，高分子具有高強(qiáng)度、高韌性和高彈性。目前研發(fā)的聚合物電池高分子材料主要用于正極與電解質(zhì)。①聚合物電池正極材料除了采用鋰電池的無(wú)機(jī)化合物，還可以采用導(dǎo)電高分子聚合物；②、聚合物電池的電解質(zhì)有高分子電解質(zhì)（固態(tài)或膠態(tài)）和有機(jī)電解液，鋰電池使用電解液（液體或膠體）
2
塑形區(qū)別
聚合物電池可以做到薄形化、任意面積化和任意形狀化，原因在于其電解質(zhì)可固態(tài)可膠態(tài)而非液態(tài)，鋰電池則采用電解液，需要一個(gè)堅(jiān)固的外殼作為二次包裝容納電解液。因此，這也使得鋰電池增加了一部分重量。
3
安全性方面
當(dāng)前的聚合物多是軟包電池，采用鋁塑膜做外殼，當(dāng)內(nèi)部采用有機(jī)電解質(zhì)時(shí)，即使液體很熱也不爆炸，因?yàn)殇X塑膜聚合物電池采用固態(tài)或膠態(tài)而無(wú)漏液，只是自然破裂。但是任何事情都不是絕對(duì)的，如果瞬間電流足夠大，發(fā)生短路，則電池自燃或爆裂并非不可能，手機(jī)和平板電腦安全事故的發(fā)生多由這種情況引起。
4
電芯電壓
由于聚合物電池采用高分子材料，可在電芯里做成多層組合達(dá)到高電壓，而鋰電池電芯標(biāo)稱容量是3.6V，要想在實(shí)際運(yùn)用中達(dá)到高電壓，則需要將多個(gè)電芯串聯(lián)在一起才能形成理想的高電壓工作平臺(tái)。
如果用以上幾個(gè)特點(diǎn)對(duì)比聚合物電池和鋰電池哪個(gè)好，那么結(jié)論就是一定的，然而，在市場(chǎng)上還是鋰電池的應(yīng)用占主體地位，這說(shuō)明鋰電池也有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，我們繼續(xù)比較下去。
5
導(dǎo)電性
聚合物電池的固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低，目前主要是加入了一些添加劑使其成為凝膠電解質(zhì)，以改善電導(dǎo)率。這也只是增加了離子電導(dǎo)，不似鋰電池的電導(dǎo)率保持一個(gè)穩(wěn)定的值，而不會(huì)受輔助材料質(zhì)量的影響。
6
容量
聚合物電池的容量并無(wú)有效提升，與標(biāo)準(zhǔn)容量的鋰電池相比還有所減少。
7
制造工藝
聚合物電池越薄越好生產(chǎn)，鋰電池越厚越好生產(chǎn)，這使得鋰電池在應(yīng)用上可拓展領(lǐng)域更多。
8
價(jià)格
這是決定二者市場(chǎng)容量的關(guān)鍵因素，目前，市場(chǎng)上聚合物電池價(jià)格普遍高于鋰電池，這影響到二者的市場(chǎng)容量，前者與后者之比是1:9。
很難絕對(duì)的說(shuō)聚合物電池和鋰電池哪個(gè)好，它們各有千秋，如果非要說(shuō)個(gè)結(jié)論，則聚合物電池在小型應(yīng)用上多些，而鋰電池在大型應(yīng)用上更有前途，如果聚合物電池能夠突破價(jià)格和設(shè)計(jì)的局限性，或許代表了電池發(fā)展趨勢(shì)，因其環(huán)保和安全性更符合潮流。
