鉛酸蓄電池技術(shù)成熟卻沒(méi)有占太多市場(chǎng)份額是什么原因？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-17 19:05
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鉛酸蓄電池由于其安全穩(wěn)定、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在電池領(lǐng)域占據(jù)較高的市場(chǎng)份額，并被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)啟動(dòng)、通信領(lǐng)域、動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域。分析認(rèn)為，鉛酸蓄電池將在行業(yè)不斷升級(jí)和下游需求擴(kuò)大雙重驅(qū)動(dòng)下，保持一定增長(zhǎng)幅度，未來(lái)10年內(nèi)鉛酸蓄電池仍將是電池市場(chǎng)的主流。
從全球范圍來(lái)看，2010年鉛酸蓄電池市場(chǎng)規(guī)模為362億美元，同比增長(zhǎng)8.6%;預(yù)計(jì)至2015年，這一市場(chǎng)規(guī)模仍將保持2%-5%的年增長(zhǎng)率。
相對(duì)于鎳氫電池和鋰電池來(lái)說(shuō)，鉛酸蓄電池仍為全球占有率最高的儲(chǔ)電裝置產(chǎn)品。其中汽車(chē)啟動(dòng)和電動(dòng)自行車(chē)為主要應(yīng)用市場(chǎng)。目前汽車(chē)啟動(dòng)對(duì)鉛酸蓄電池的使用率基本達(dá)到99%；目前國(guó)內(nèi)約90%的電動(dòng)自行車(chē)使用鉛酸蓄電池。成為增速最快的兩大的市場(chǎng)。據(jù)資料顯示電動(dòng)車(chē)龍頭企業(yè)超威集團(tuán)與美國(guó)江森集團(tuán)正在積極加大對(duì)鉛蓄電池市場(chǎng)的投入，鉛蓄電池市場(chǎng)仍有巨大潛力挖掘。
從儲(chǔ)能電池市場(chǎng)看，我國(guó)儲(chǔ)能電池主力還是鉛酸電池，鋰電、液流電池主要處于示范階段，整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到60億元。2012年鉛酸電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)值達(dá)到53億元，其他電池為7億元。
鉛酸蓄電池技術(shù)成熟，成本在所有化學(xué)儲(chǔ)能電池里最低，主要的問(wèn)題是使用壽命相比鎳氫電池和鋰電池來(lái)說(shuō)較短。
賽迪儲(chǔ)能行業(yè)分析師張謙指出，鉛酸蓄電池的動(dòng)力應(yīng)用市場(chǎng)需求很大，儲(chǔ)能也是發(fā)展的一個(gè)重要方向。
張謙認(rèn)為，通信基站的建設(shè)將刺激鉛酸電池的需求。2012年國(guó)內(nèi)通信行業(yè)投資額達(dá)到3600億元，隨著4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，未來(lái)投資額還將繼續(xù)增長(zhǎng)。通信領(lǐng)域是閥控密封式鉛酸蓄電池的主要市場(chǎng)之一，主要用于通信基站和中心機(jī)房的后備電源，替換周期為3-5年，總的采購(gòu)金額約占電信固定資產(chǎn)投資的2%-3%。
有觀點(diǎn)認(rèn)為，未來(lái)電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域鋰電池將逐漸替代鉛酸電池。不過(guò)，張謙認(rèn)為，由于鋰電池價(jià)格高，同等規(guī)格電池即便是價(jià)格最低的鋰電池價(jià)格也在鉛酸電池的兩倍，鋰電池有可能在高端產(chǎn)品領(lǐng)域逐漸替代鉛酸電池，而高性價(jià)比將決定鉛酸電池仍是主流。
目前國(guó)內(nèi)鉛酸蓄電池企業(yè)共2000余家，其中產(chǎn)值超過(guò)20億元的企業(yè)約10家左右，超過(guò)1億元的企業(yè)約260家，整個(gè)行業(yè)的集中度非常分散，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本等國(guó)家。隨著環(huán)保部下發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)鉛蓄電池及再生鉛行業(yè)污染防治工作的通知》以及工信部出臺(tái)的《鉛酸電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》的出臺(tái)，未來(lái)3年將有2/3落后產(chǎn)能被淘汰，鉛酸蓄電池的廠商將由2000家減少到不會(huì)超過(guò)300家，行業(yè)集中度正在提高。
鉛酸電池之所以在啟動(dòng)電源領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位而不被鋰離子電池取代，自有其原因：
1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(lèi)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(lái)一句話，有限的空間內(nèi)塞不進(jìn)去更大的電芯。鋰離子電池自1990年索尼公司商業(yè)化以來(lái)雖然在制造工藝和研發(fā)新材料方面不斷進(jìn)步，但是其反應(yīng)機(jī)理和商業(yè)化的正負(fù)極材料（石墨和鈷酸鋰）基本沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)的變化。所以相對(duì)于電子產(chǎn)品遵從摩爾定律的升級(jí)速度來(lái)說(shuō)顯然跟不上腳步，但是人們對(duì)3C產(chǎn)品的體積、重量又有著嚴(yán)格的要求，所以能夠提供給電池的空間有限，故只能在續(xù)航上做出讓步；
但是汽車(chē)則不同，他能夠提供足夠大的電池存放空間，雖然鋰離子電池具有較高的能量密度，但是為了節(jié)省掉那一點(diǎn)點(diǎn)空間而更改全套的供電和用電系統(tǒng)，如@梁睿智所言，這顯然是一個(gè)費(fèi)事耗力的事情，需要一系列的用電零部件配合；從成本上來(lái)說(shuō)不劃算，在空間成本和相關(guān)配套元件的更改成本選擇上，汽車(chē)廠商更愿意選擇前者，畢竟這么點(diǎn)空間相對(duì)整個(gè)汽車(chē)來(lái)說(shuō)并不是多大的事情。
所以從需求程度上來(lái)說(shuō)，廠商對(duì)啟動(dòng)電源更換為鋰離子電池的意愿并不強(qiáng)烈。
2性能
盡管大家都公認(rèn)鋰離子電池有一統(tǒng)江湖的趨勢(shì)，但是至少在兩個(gè)方面他是弱于鉛酸電池的，而這兩點(diǎn)在汽車(chē)啟動(dòng)電源上更是招招致命：低溫性能和大電流性能。
首先說(shuō)低溫性能，鉛酸電池在低溫下的放電性能其實(shí)還是很不錯(cuò)的，在-10℃的溫度下以10C倍率放電時(shí)，10V以上的電壓保持時(shí)間能夠大于90s，這足以應(yīng)付中國(guó)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(huì)急劇衰減，在東北和西北地區(qū)很難實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用，或者說(shuō)距離實(shí)際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的路要走。
其次是大電流特性，汽車(chē)在啟動(dòng)時(shí)的瞬間電流大都在200A以上，豪華轎車(chē)可能更高。就目前的鋰離子電池正負(fù)極材料石墨和鈷酸鋰而言，二者都不屬于高功率型的負(fù)極材料，在高倍率下性能急劇下降；而當(dāng)前研究比較成熟的高功率型負(fù)極材料Li4Ti5O12（鈦酸鋰）和正極材料LiFePO4，他們自身又存在很大的硬傷，前者是脹氣，后者則是批次性和低溫性能差，二者都會(huì)導(dǎo)致電池性能的快速衰減，還有可能帶來(lái)安全隱患。
3安全性
啟動(dòng)電源使用在汽車(chē)上大都是固定在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的位置，且具有較高的密閉性，因此安全性對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，幾百安的電流瞬間釋放出來(lái)所帶來(lái)的熱量和潛在危險(xiǎn)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(jí)，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?chē)牧悴考紵?/p>
而鋰離子電池的負(fù)極材料是石墨，碳材料的一種，易燃性就不需要多說(shuō)了。電解液是酯類(lèi)溶劑和鋰鹽，酯類(lèi)溶劑不僅易燃而且還有極強(qiáng)的揮發(fā)性（實(shí)驗(yàn)室開(kāi)關(guān)手套箱所帶來(lái)的芳香氣味大都拜它所賜），一旦大量放熱或者在汽車(chē)碰撞時(shí)容易發(fā)生燃燒甚至爆炸，將事故推高一個(gè)等級(jí)，后果不堪設(shè)想。同時(shí)，還有一個(gè)重要的因素不可忽略，鋰離子電池在大電流放電時(shí)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(gè)共識(shí)。其實(shí)其他的問(wèn)題還有很多，比如電池長(zhǎng)期處于高荷電態(tài)（SOC）下帶來(lái)的電極材料穩(wěn)定性等也是一個(gè)較大的問(wèn)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(wèn)題太多了，在這里就不一一說(shuō)明了。
4成本
在成本上看，鉛酸電池的成本毫無(wú)疑問(wèn)是最低的，無(wú)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(guò)一個(gè)高溫?zé)崽幚磉^(guò)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(huì)低一些；鉛酸電池使用的氧化鉛和硫酸鉛相對(duì)來(lái)說(shuō)成本會(huì)低很多。電解液的話鋰離子電池使用多個(gè)酯類(lèi)溶劑價(jià)格較高，而且對(duì)含水量有嚴(yán)格的要求，大都在幾十個(gè)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(xiǎn)，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(gè)就不需要多說(shuō)了吧。
5環(huán)境
目前社會(huì)上的呼聲大都說(shuō)鉛酸電池污染環(huán)境，鋰離子電池對(duì)環(huán)境友好等，其實(shí)這是一個(gè)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(guó)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(duì)性，實(shí)際并非如此。
目前鉛酸電池相對(duì)于鋰離子電池而言做得最好的部分就是回收機(jī)制?，F(xiàn)在鉛酸電池主要應(yīng)用在電動(dòng)自行車(chē)和啟動(dòng)電源領(lǐng)域，這兩個(gè)領(lǐng)域都有很強(qiáng)的針對(duì)性，那就是用戶在換電池時(shí)都回到專門(mén)的店里去更換，為什么？可以把舊電池折成錢(qián)買(mǎi)新的??！根據(jù)我的觀察，廣大的縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)電動(dòng)自行車(chē)主基本都有這樣的意識(shí)，汽車(chē)更不必說(shuō)。這些廢舊的電池基本都會(huì)再回到專門(mén)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(jiàn)過(guò)有專門(mén)的機(jī)構(gòu)回收再用來(lái)制備電極材料嗎？不好意思，我沒(méi)見(jiàn)過(guò)。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(mài)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(zhǎng)期來(lái)看，這還是個(gè)問(wèn)題，不過(guò)目前并沒(méi)有機(jī)構(gòu)很重視這個(gè)問(wèn)題，國(guó)家應(yīng)該在這個(gè)問(wèn)題上會(huì)越來(lái)越重視的。
所以總的來(lái)看鉛酸電池只要在制造過(guò)程中注意好相關(guān)的環(huán)保措施是沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)樵谑褂弥卸际敲芊饷饩S護(hù)的，最終又會(huì)有相對(duì)應(yīng)的回收機(jī)制。
總結(jié)
本人有幸去過(guò)國(guó)內(nèi)的江森自控蓄電池公司上海和長(zhǎng)興工廠，感覺(jué)公司的保護(hù)機(jī)制做得非常到位，電池的制造自動(dòng)化程度也很高；在汽車(chē)啟動(dòng)電源領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)最好的公司是風(fēng)帆（保定）和駱駝（襄陽(yáng)）。在電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)最好的則是超威和天能（浙江長(zhǎng)興），根據(jù)在里面工作的同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，大都在環(huán)保上做得很不錯(cuò)。
其實(shí)鉛酸電池絕對(duì)算是化學(xué)電源界的一顆常青樹(shù)，誕生至今已經(jīng)有一百多年了，近年來(lái)雖然一直說(shuō)要用鋰離子電池來(lái)取代，但是我覺(jué)得在一些領(lǐng)域暫時(shí)是根本無(wú)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(wèn)題，鉛酸電池的研究也一直在進(jìn)步，目前在汽車(chē)啟動(dòng)電源領(lǐng)域依然是無(wú)敵的存在，鋰離子電池還有很長(zhǎng)的路要走！
