石墨烯電池、鉛酸電池、誰會成為電動車的選擇？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 10:06
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提起電動車電池，大家耳熟能詳?shù)臒o外乎這三種電池，鉛酸電池、鋰電池以及近幾年比較火的石墨烯電池。那么，你認(rèn)為當(dāng)新國標(biāo)正式實(shí)施后，未來電動車會選擇哪種電池？對于這個問題，我們先來看看每種電池的特點(diǎn)。
鉛酸電池主要由管式正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。其電極是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價格便宜，缺點(diǎn)是比能低、使用壽命相對較短和需要經(jīng)常維護(hù)。不可否認(rèn)，以目前市場來看，鉛酸電池占據(jù)著主導(dǎo)地位。
一般來說，鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液四個組成部分。正極材料一般都是一些富鋰的層狀化合物，目前常見的商用正極材料主要有鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）以及三元材料（LiMnxCo1-x-yNiyO2）等。與鉛酸電池相比，鋰電池相對輕巧，攜帶方便，能量密度更高，而壽命相對要長很多，但是價格更貴，穩(wěn)定性差。
所謂的石墨烯電池，可以理解為我們平時說的黑金電池，其是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。作為目前最薄、最堅硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。同時，石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統(tǒng)電池50%，成本將比鋰電池低77%。從性能來看，全石墨烯鋰電池充電一次，耗時也不超過10分鐘。（一般行業(yè)都是直接將電極摻雜的石墨烯的石墨基儲能材料直接統(tǒng)稱為石墨烯電池，并非全石墨烯）
從特點(diǎn)來看，石墨烯電池的綜合性能是最好的，但是為什么沒有成為主導(dǎo)呢？石墨烯在電池上的應(yīng)用，主要是和硅結(jié)合在電池負(fù)極里面代替原來的石墨，這樣可以提升電池的整體容量和充電速度，但性能提升效果有限。另一方面雖然目前，很多企業(yè)都推出過黑金電池，但是大多在這一領(lǐng)域處于探索的階段，而其價格又相對較高，所以這也是其得不到重大應(yīng)用的原因之一。另外，石墨烯污染較為嚴(yán)重，墨烯生產(chǎn)需要用到大量的硫酸，處理也很麻煩。簡單來說，第一，價格；第二，技術(shù)；第三，處理麻煩。
我們再看新國標(biāo)的出臺，其對電動自行車速度、重量等都有明確的規(guī)定，這意味著大型鉛酸電池將逐漸失去市場，而小型鉛酸電池短時間內(nèi)會迎來一定的發(fā)展。但隨著環(huán)保整頓的推進(jìn)，鉛酸電池還會出現(xiàn)向鋰電池過渡的情況，而鋰電車必然會迎來一波爆發(fā)期。又有人會說了，石墨烯電池呢？雖然石墨烯電池?fù)碛泻芏嚆U酸電池和鋰電池沒有的優(yōu)點(diǎn)，但是，其想成為主導(dǎo)，其技術(shù)必須得到突破性的發(fā)展。因此，我個人更看好小型鉛酸電池和鋰電池在未來新國標(biāo)電動車上的應(yīng)用。
前不久，我在一家電動車門店里和老板娘閑聊天，恰巧遇到了一位“奇葩”顧客。
這位大爺看上去最多六十出頭，雖然說話不好聽，但也是老主顧了，小哥自然不會怠慢。大爺最新的座駕是一輛小龜王電動車，買車加上改裝，前前后后在店里也花了大幾千塊錢。
大爺喜歡騎著電瓶車出去轉(zhuǎn)悠，最遠(yuǎn)的一次從蒲黃榆騎到了潭柘寺，來回折騰了小一百公里，年輕人也很少有這個勁頭。大爺這次來店里是想換個大容量的電池，之前的電池已經(jīng)用了兩年多了，續(xù)航掉得厲害。
店員也是出于好意，推薦大爺上他們最新的鋰電池包，畢竟鋰電池包更加輕便小巧，老人家用著更加方便。
不過老人家似乎并不領(lǐng)情，反而開始“教育”店員：“鋰電池多危險，你知道還是我知道？你瞧瞧那些起火爆炸的，都是鋰電池。
鉛酸電池雖然沉點(diǎn)兒，但好歹用著放心，我騎電動車也有十年了，光替換的鉛酸電池都不下五組了，從來沒出過事兒，甭廢話啊，我要換那個7250的鉛酸，就是那個黑金石墨烯的那個，麻利兒的。”
鉛酸安全鋰電危險 有這種想法的人還真不少
筆者隨后又和門店老板娘聊了聊這個事兒，老板娘也坦言，的確有很多人在買車時都提出過這個問題，也有一部分用戶和那個大爺一樣，點(diǎn)名要鉛酸電池的車，一來鉛酸車確實(shí)便宜，二來就是擔(dān)心鋰電池起火爆炸。
“不過我也經(jīng)營了小十年的電動車了，鋰電的車也沒少賣，但真要說起火爆炸的，也只聽說過幾個，但那是有人自己改裝焊接的時候出的事兒，原廠電池出事兒的好像還真沒聽說過。”
“那鉛酸電池有起火爆炸的嗎？”筆者追問了一句。
“我們店里有一次就差點(diǎn)出事兒!”老板娘對這個事兒印象很深刻，“電池正在里屋充電呢，一下就著了，得虧人都在外面，所幸沒出啥大事兒”。
“不過我們賣的車和電池都是大品牌的，很少聽說有出事兒的，倒是一些搞回收舊電池的，他們出事兒就比較多了”，老板娘又補(bǔ)充了一句。
之后，筆者又針對鉛酸電池和鋰電池的安全性問題進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果顯示，有三成用戶認(rèn)為鋰電比鉛酸電池更危險，而近半數(shù)用戶對于兩種電池的安全性沒有明確認(rèn)知。
鋰電池危險，事實(shí)果真如此么？
先說明一件事兒 電池為什么會爆炸？
爆炸意味著壓力的瞬間釋放。
電池在很多情況下并不是封閉的，無論是鋰電池還是鉛酸電池，在設(shè)計時都會針對內(nèi)部壓力異常增大的情況設(shè)置安全閥，即便電池內(nèi)部發(fā)生短路等異常情況，內(nèi)部壓力也會及時釋放，不會引發(fā)大的風(fēng)險。
那么既然電池在設(shè)計之初就已經(jīng)考慮到了潛在風(fēng)險，那么為什么在新聞報道中還經(jīng)常能看到電池爆炸的案例呢？
首先，很多所謂的“電池爆炸”案例其實(shí)并非電池爆炸，而是控制器或者電氣系統(tǒng)發(fā)生短路或者故障引發(fā)電容爆炸，這種爆炸規(guī)模非常小，很多只是有一些聲響和火花，這種情況下起火才是最大的危險源。
其次，當(dāng)電池或者車輛其它部件燃燒時，由于車身采用了大量塑料材質(zhì)，很多人也會誤將塑料燃燒的“噼啪”聲當(dāng)做爆炸。
最嚴(yán)重的情況，電池真的爆炸了。一種情況是，劣質(zhì)電池自身沒有設(shè)計安全閥或者安全閥被損壞，無法起到泄壓作用，當(dāng)電池內(nèi)部壓力過大時發(fā)生爆炸。
另一種情況則是電池充電器故障形成過充，電池內(nèi)部析出氫氣，當(dāng)氫氣與氧氣以一定比例混合后發(fā)生爆燃。
鋰電池真的比鉛酸電池更危險？ 事實(shí)并非如此
既然明白的電池為什么會爆炸，那么鋰電池和鉛酸電池究竟哪個更安全呢？
從電池結(jié)構(gòu)來說，目前鋰電池包基本都是18650電池進(jìn)行封裝，而鉛酸電池則基本上也是密封性能很好的免維護(hù)性鉛酸電池，如果其內(nèi)部壓力過大且安全閥發(fā)生異常的話，兩者的危險系數(shù)基本相當(dāng)。
如果是由于電池過充內(nèi)部析氫的話，18650電池中電解液含量相當(dāng)有限，析出氫氣的量也極為有限，但對于以稀硫酸為電解液的鉛酸電池來說，如果發(fā)生過充，電池內(nèi)部析氫現(xiàn)象嚴(yán)重，發(fā)生爆燃的幾率也大大增加。
從電池的安全防護(hù)角度來看，18650電芯上都設(shè)計有安全閥，不僅可以釋放內(nèi)部過大壓力，還會物理斷開電池與外界的電路連接，相當(dāng)于將該電芯物理隔斷，以保證電池包其它電芯的安全。
另外，鋰電池包通常都會配備BMS保護(hù)板，它能夠精準(zhǔn)控制電池包中每一顆電芯的狀態(tài)，直接從根源上解決過充過放的問題。
相反，鉛酸電池在安全防護(hù)上除了安全閥之外似乎就乏善可陳，BMS保護(hù)幾乎不存在，很多劣質(zhì)充電器甚至都無法做到充滿后斷電，安全保障上與鋰電池相去甚遠(yuǎn)。
當(dāng)然，如果你用的是價格和鉛酸電池差不多的鋰電池，這種情況誰都救不了你。
最后還有一點(diǎn)，如果是因為意外沖撞造成電池結(jié)構(gòu)遭到破壞，鉛酸電池似乎比鋰電池更安全一些。不過在這種等級的事故中，電池材料早已暴露在開放環(huán)境中，爆炸也就無從談起了。
總結(jié)：電池不是炸彈 爆炸更多由劣質(zhì)產(chǎn)品引起
從電池的安全冗余設(shè)計上來看，合格的鋰電池和鉛酸電池都能夠充分保證用戶的使用安全，并不存在明顯的安全性差異。
但由于市面上很多低端小型電動車和滑板車數(shù)量較大，且多半采用的是質(zhì)量較差的鋰電池，相對更容易發(fā)生事故，這也給消費(fèi)者留下了鋰電池不安全的錯覺。
