鉛酸電池與鋰電池的結(jié)構(gòu)比較

鉛酸電池結(jié)構(gòu)

 

鉛酸電池的負(fù)極材料主要由PbO2構(gòu)成，負(fù)極材料主要由Pb構(gòu)成，電解液通常為稀硫酸。在放電過程中，遵循雙硫酸鹽反應(yīng)規(guī)律。正極和負(fù)極材料都能產(chǎn)生PbSO4晶粒。鉛酸蓄電池標(biāo)稱電壓2V，理論比能166.9Wh/kg，實(shí)際比能35 ~ 45Wh/kg。由于電解液的導(dǎo)電性，鉛酸電池在自放電充電時(shí)不允許大電流充電，所以鉛酸電池的充電一般限制在0.3c以內(nèi)。

 

鉛酸蓄電池的生產(chǎn)工藝比較成熟。雖然很多公司在正極和負(fù)極材料的制備過程中進(jìn)行了很多創(chuàng)新和突破，但是在材料使用的基本技術(shù)上卻沒有根本性的創(chuàng)新和突破。在制備工藝改進(jìn)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，鉛酸蓄電池的存儲(chǔ)容量、自放電能力和充電電阻都有了一定程度的提高。但是沒有質(zhì)的變化。鉛酸電池本身使用的材料有一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。在低速電動(dòng)汽車的復(fù)雜工況下，可能會(huì)出現(xiàn)電解液泄漏等情況，導(dǎo)致鉛酸電池中的正極和負(fù)極材料向環(huán)境流失，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。

 

現(xiàn)在,從上游的鉛酸電池的制備,以及各種加工產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)峭昝赖?更充分的競(jìng)爭(zhēng),加上該行業(yè)技術(shù)的發(fā)展成熟包括工業(yè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率較高,所以產(chǎn)品價(jià)格較低,在低速電動(dòng)汽車使用非常具有成本優(yōu)勢(shì)。

 

鋰電池的結(jié)構(gòu)

 

鋰離子電池的工作原理主要是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間來回插入和拆卸。正極材料的活性材料是鋰，一般是錳酸鋰或鈷酸鋰、錳酸鎳鈷鋰材料(俗稱三元)、磷酸鐵鋰等活性鋰化合物。負(fù)極材料主要是LiXC6，它基本上是一種性能良好、化學(xué)穩(wěn)定性好的碳材料，如石墨、碳纖維、玻璃碳等。在負(fù)極材料方面，石墨烯因其良好的充放電性能，越來越受到各鋰電池制造商和投資機(jī)構(gòu)的關(guān)注。電解液通常為碳酸鹽巖溶劑，溶解有六氟磷酸鋰，而聚合物則使用凝膠電解液。目前國(guó)內(nèi)最大的電解液生產(chǎn)廠家是以聚氟醚(002407)為代表的廠家。目前，熱鋰離子電池的能量密度約為100 ~ 150Wh/kg，明顯高于鉛酸電池。因?yàn)殡娊庖菏褂糜袡C(jī)溶劑，所以導(dǎo)電性很弱。鋰電池的自放電很小。充電時(shí)允許大電流。所以一個(gè)典型的鋰電池可以充電1C。

 

鋰電池的生產(chǎn)工藝已經(jīng)很成熟，但是在正極和負(fù)極材料上，隔膜這些芯材還有很長(zhǎng)的路要走。隨著組裝工藝的不斷進(jìn)步和發(fā)展，大量的國(guó)內(nèi)資金涌入鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈。關(guān)鍵原材料不斷取得突破，在過去的兩年里，一大批新的鋰電池廠商將在未來兩年建成投產(chǎn)，這勢(shì)必導(dǎo)致鋰電池產(chǎn)能過剩，價(jià)格必然會(huì)下降。隨著資本的密集投入和上下游產(chǎn)業(yè)鏈的完善，鋰電池的價(jià)格必將達(dá)到低速電動(dòng)汽車可以接受的水平。另外，鋰電池本身的材料結(jié)構(gòu)決定了它不存在很大的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

 

鋰電池的優(yōu)異性能，如果能在價(jià)格上與鉛酸電池競(jìng)爭(zhēng)，將對(duì)低速電動(dòng)汽車的續(xù)航、充電和使用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，甚至對(duì)行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。我對(duì)用于低速電動(dòng)汽車的鋰電池的價(jià)格和成本優(yōu)勢(shì)持樂觀態(tài)度。