為什么燃料電池沒有像鋰電池那樣被大規(guī)模使用?
一直以來,對于鋰電池和燃料電池,各有各的優(yōu)勢,也都有其不足之處,但是從目前來看,鋰離子電池已經在各個方面都要比燃料電池更加有優(yōu)勢。說起鋰電池,現在市場上已經被大規(guī)模的使用,而且看起來效果還是很不錯的,前景也相當的好。其實,燃料電池早在一百多年前就被發(fā)明出來,但是一直沒有大規(guī)模的應用,說明燃料電池還是有很多的不足之處。
從技術上角度來看,鋰電池的技術難度要比燃料電池簡單的多,制造一個燃料電池要比制造一個鋰電池困難太多,其次,在制造成本上,燃料電池所需要的催化劑成本非常之高,比鋰電池要高出好幾倍,如果是氫燃料電池,還需要一些交換膜,更加是增加了成本。
燃料電池還有不足的地方就是充電問題了,雖然燃料電池所使用的是甲醇和乙醇之類的燃料,但是他的充電卻不能像手機電池一樣,難道真的要去買一瓶甲醇或者乙醇回來加上嗎?顯然是不可能的。除此之外,燃料電池在功率的調節(jié)上也是比較困難的,由于燃料電池進行反應時需要一個穩(wěn)定的環(huán)境,所以沒法自如的調節(jié)電壓,因為提升功率需要提升反應速率,而提升反應速率會大大降低穩(wěn)定性,危險系數增加。
但是,燃料電池并不是一點優(yōu)勢都沒有,相對于動力電池鋰電池來說,在環(huán)境的保護上面,燃料電池是直接將燃料轉化為電能,清潔干凈。而且還很高效,燃料電池如果是電廠用來進行聯合循環(huán)發(fā)電的話,能量利用率理論上接近85%的極限,普通的汽車用氫燃料電池也能接近或是達到50%。
首先,從電壓平臺來講,鋰離子電池由于采用的正負極材料不同,其單體電池的工作電壓范圍為3.7~4V,其中應用規(guī)模較大的磷酸鐵鋰電池工作電壓為 3.2V,是鎳氫電池的 3 倍、鉛酸電池的 2 倍。
其次,能量密度大,當前乘用車鋰離子動力電池的能量密度接近 200Wh/kg,預計 2020 年達到300Wh/kg。
從電池的壽命來看,由于電化學材料特性的制約,鋰離子電池的循環(huán)次數沒有取得突破,以磷酸鐵鋰為例,單體電池循環(huán)次數可以達到 2000 次以上,成組后僅為 1000 次以上。無法滿足公交運行 8 年期限的要求。
我們再從對環(huán)境的影響上來看,鋰離子電池采用輕金屬鋰,盡管不含汞、鉛等有害重金屬,被認為是綠色電池,對環(huán)境污染較小。但實際上由于其正負極材料、電解液包含鎳、錳等金屬物,美國已經將鋰離子電池歸類為一種包含易燃、浸出毒性、腐蝕性、反應性等有毒有害性的電池,是目前各類電池中包含毒性物質最多的電池,并且因為其回收再利用的工藝較為復雜導致成本較高,因此目前的回收再利用率不高,廢棄的電池對環(huán)境影響較大。
再者,從鋰電池的成本來看,鋰離子電池初期購置成本高,以目前公交車用動力電池主流產品磷酸鐵鋰電池為例,價格大約在 2500 元/kWh,隨著電動汽車的普及,有望在 2020 年降低到 1000 元/kWh以下。由于單體電池成組后循環(huán)次數的制約,公交車通常在 3 年左右即需要更換電池,運營單位成本壓力較大。
首先大規(guī)模應用純電動汽車,由于充電需求較大,充電設備對電網的諧波干擾將會凸顯,影響電網的供電質量;其次,在快充時,由于是大倍率充電,因此充電功率較高(乘用車在 50kW、客車在 150~250kW 左右),對電網的負荷沖擊較大。
因此,基于目前鋰離子電池的技術水平來看,其電動汽車方面的應用主要在行駛里程小于 200km 的短途純電動汽車中。
由于鋰電池替代鉛酸電池的進程在不斷加速,有些人在買了鉛酸電池電動車之后又換成鋰電池電動車,不禁會疑惑:之前鉛酸電池的充電器能否用到鋰電池充電上?對此,相關資料顯示,這是不可行的。
由于鉛酸電池充電器一般設置為兩段式或三段式充電模式,鋰電池與鉛酸電池的電壓等級是不匹配的。而鋰電池也有很多種,電池性能及電池保護板參數都有可能不一樣。因此鋰電池并不像鉛酸電池一樣,有通用型的電池充電器。通常來說,鋰電池出廠時都配有專用充電器。為了保護鋰電池,需使用專用充電器。
以下是給鋰電池充電時需要注意的相關事項:
1、為延長鋰電池壽命,需要給鋰電池經常充放電。要養(yǎng)成騎行電動車使用電量80%以后必須充電的習慣,不能等電用光了才充電。此外,鋰電池切忌長時間存放。
2、在給電動車充電電池充電的時候,必須關閉電門鎖,并且不能將電池倒置。充電時應一次充滿,不宜分多次充電。
3、電器不宜在虧電的狀態(tài)下存放,因此電池在存放不用的時候,需每個月給電池充滿一次電。
4、鋰電池在充電時需使用配套的充電器,因電池原材料與鋰電池生產工藝不同,對充電器的技術要求也不一樣,因此只有使用專用的充電器充電才能使鋰電池壽命更長,并且預防安全隱患。
5、鋰電池沒電時,應關閉電源騎行,不能使用回升電壓行駛,防止嚴重虧電,這樣才能延長電池使用壽命。
6、給電動車鋰電池充電時,在充電指示燈顯示滿電時再浮充1~2小時,不宜立即停止充電。
















