究竟是什么原因使純電動車不用成本更低的鉛酸電池 而采用成本更高的鋰電池?
來源:寶鄂實業(yè)
2019-05-25 19:21
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說起電動車都了解,采用的是電機(jī)電池加電控,不管是低速的也好還是純電動的也好,但是對于這樣的車來說,同樣都是電動車,卻有不同的待遇,車都是采用電池,而純電動汽車卻采用鋰電池而不用成本更低的鉛酸電池,從環(huán)保上面說鋰電池相比鉛酸電池更環(huán)保。
另外蓄電池質(zhì)量差、極板脫落、電解液外漏、失水、外殼破損、電瓶接線端子斷裂等也是蓄電池壞損的原因,都是純電動汽車采用鋰電池的原因,鉛酸電池雖然在工藝上面來說簡單,從成本上面去說的話也是非常便宜的,但是相比鋰電池而言,缺點(diǎn)還是非常明顯的,鉛酸電池的充放電壽命短平均300次到500次充放電壽命,并且從電池的體積上面來說,體積重。
而看似成本高的鋰電池,以同容量和鉛酸電池進(jìn)行對比,鋰電池的重量的只是鉛酸電池的五份之一,并且充放電壽命長:三元聚合物鋰電充放電次數(shù)1000次,最高的磷酸鐵鋰電充放電壽命達(dá)2千次。
雖然鋰離子電池的市場份額遠(yuǎn)不如鉛酸蓄電池來的龐大,但就應(yīng)用領(lǐng)域來看,鉛酸蓄電池顯然更為適合對于體積重量要求并不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡退匐妱榆囈约半妱幼孕熊嚒⑻胤N電動車等領(lǐng)域,純電動車領(lǐng)域尚不在其涉足范圍。“鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時,M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
電動汽車鋰電池:壽命
普通的電子產(chǎn)品上的鋰離子電池使用壽命大概是5到20年,平均為8年,而以現(xiàn)在的技術(shù)水平,鋰離子電池在電動汽車上的使用壽命只有大約3-5年。當(dāng)電動汽車上的電池容量衰減到初始容量的80%以下時,電動汽車的續(xù)駛里程將會明顯減少,當(dāng)電池容量衰減到70%以下時,就必須要更換電池了。對于目前的很多純電動汽車來說,電池的成本大約占汽車總成本的40%左右,也就是說,更換電池就相當(dāng)于換了小半個車。之所以電動汽車電池壽命較短,原因無外乎是工作環(huán)境影響和大規(guī)模充放電所致。
工作環(huán)境方面,電動汽車電池在高溫或低溫狀態(tài)下工作都會對鋰電池壽命產(chǎn)生影響,這種影響一般人為不可控制,畢竟開車的外部環(huán)境給予人的選擇性較低。為了研究反應(yīng)途徑,科學(xué)家們進(jìn)行了幾項實驗。首先,他們使用強(qiáng)大的電子束和稱為透射電子顯微鏡(TEM)的技術(shù),以0.1納米的分辨率觀察FeF 3納米棒。這讓研究人員確定陰極中納米顆粒的確切尺寸,并分析陰極在充放電過程的不同階段如何變化。他們在替代納米棒中看到了更快的反應(yīng)。
“TEM是一種用于表征非常小長度材料的強(qiáng)大工具,它還可以實時研究反應(yīng)過程,”該團(tuán)隊的科學(xué)家董蘇說,“但是,我們只能使用TEM看到樣品的有限區(qū)域。我們需要同步加速器技術(shù)來了解整個電池的功能。”
因此,該團(tuán)隊通過陰極材料發(fā)送了超亮X射線。通過分析光散射的方式,團(tuán)隊可以發(fā)現(xiàn)有關(guān)材料結(jié)構(gòu)的其他信息。進(jìn)一步的分析表明,該團(tuán)隊的化學(xué)替代促進(jìn)了電化學(xué)的可逆性。
研究人員還進(jìn)行了基于密度泛函理論的先進(jìn)計算方法,以破解原子尺度的反應(yīng)機(jī)制。這表明化學(xué)取代通過減小鐵的粒徑和穩(wěn)定巖鹽相而將反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨瓤赡娴臓顟B(tài)。該研究策略可應(yīng)用于其他高能轉(zhuǎn)換材料并改進(jìn)其他類型的電池。












