對于低速電動汽車選擇鉛酸電池作為動力源，在經(jīng)濟成本上雖然有很大的優(yōu)勢，但是存在巨大環(huán)境污染的風(fēng)險。對于低速電動汽車的解禁，以及建立標準情況，2016年4月14日，國家標準化管理委員會在其網(wǎng)站上對2016年第一批擬立項國家標準項目公開征求意見。2016年第一批擬立項標準，《四輪低速電動乘用車技術(shù)條件》被放在立項欄目中。其中意見欄目中很明確的提出低速電動汽車使用鋰電池作為動力是門檻。此意見一推出有兩方面的聲音其一是支持低速電動汽車鋰電化，其二是維持低速電動汽車使用鉛酸電池。兩方面在技術(shù)路線的選擇上都有充分合理的理由來證明技術(shù)路線選擇的合理性。在選擇動力電池這塊本人比較傾向選擇鋰電池。無論從技術(shù)還是從運營管理方面來講，選擇鋰電池作為動力必定會成為低速電動汽車發(fā)展的趨勢。

鉛酸電池的結(jié)構(gòu)

鉛酸電池的正極材料主要是由PbO2組成，負極材料主要是Pb組成，電解液通常是稀硫酸。在放電過程中遵循雙硫酸鹽反應(yīng)規(guī)則，正負極材料上都有PbSO4晶粒生成，鉛酸蓄電池的標稱電壓是2V，理論比能量是166.9Wh/kg，實際比能量為35～45Wh/kg。由于電解液存在的導(dǎo)電性，使得鉛酸電池存在自放電和充電的時候不允許大電流充電，所以一般鉛酸電池的充電都限制在0.3C以下。

鉛酸電池的生產(chǎn)工藝比較成熟，在該技術(shù)上雖然有很多公司在正負極材料的制備工藝上有很多的創(chuàng)新和突破，但是使用材料的基礎(chǔ)技術(shù)卻沒有根本性的創(chuàng)新和突破。在制備工藝的改進創(chuàng)新基礎(chǔ)上鉛酸電池的蓄電能力，自放電性，以及耐充電性能都得到一定的改善。但是并沒有發(fā)生質(zhì)的的變化。鉛酸電池本身使用的材料存在一定的污染環(huán)境的風(fēng)險。在低速電動車使用的復(fù)雜工況環(huán)境下極有可能出現(xiàn)電解液泄露，或者是其他的情況致使鉛酸電池中的正負極材料流失到環(huán)境中去，對環(huán)境造成一定的污染。

 

就目前來講，鉛酸電池的制備從上游的鉛礦，以及各種加工廠產(chǎn)業(yè)鏈比較完善，競爭也比較充分，再加上行業(yè)發(fā)展的技術(shù)成熟程度包括產(chǎn)業(yè)設(shè)備的國產(chǎn)化率都是比較高，所以產(chǎn)品價格比較低，在低速電動車上使用非常具有成本優(yōu)勢。

鋰電池的結(jié)構(gòu)

鋰電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。正極材料主要是鋰的活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料（俗稱三元），磷酸鐵鋰等活性鋰合物質(zhì)。負極材料主要是負極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6，基本是性能和化學(xué)穩(wěn)定性比較好的碳材料，石墨、碳纖維、玻璃碳等等，在負極材料方面石墨烯由于其優(yōu)異的充放電性能，越來越多的受到各個鋰電池廠家以及投資機構(gòu)的關(guān)注。電解液通常是溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液，目前國內(nèi)最大生產(chǎn)電解液的廠家是以多氟多（002407）為代表的一類廠家。目前比較熱的鋰離子電池的能量密度約在100～150Wh/kg左右，顯然比鉛酸電池高出很多。由于電解液使用的是有機溶劑，導(dǎo)電率非常弱。使得鋰電池的自放電性很小。在充電的時候允許大電流充電。所以一般鋰電池的充電能夠達到1C。

 

鋰電池的生產(chǎn)工藝目前來講已經(jīng)很成熟，但是在正負極材料、隔膜這些核心材料方面國產(chǎn)化依然還有很長的路要走。隨著裝配工藝的不斷進步和發(fā)展以及國內(nèi)大量的資本涌向鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈。關(guān)鍵的原材料不斷在有所突破，再加上最近兩年大量的新開工的鋰電池廠家將會在未來兩年建成投產(chǎn)，勢必會造成鋰電池的產(chǎn)能過剩，價格必定會出現(xiàn)跌落。隨著資本的密集投入，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的完善，鋰電池價格必將會到達一個低速電動汽車接受的水平。更主要的是鋰電池本身的材料結(jié)構(gòu)決定其不會存在對環(huán)境污染的巨大風(fēng)險。

 

鋰電池的優(yōu)秀性能，如果能在價格上跟鉛酸電池產(chǎn)生正面競爭，將會給低速電動汽車的續(xù)航里程，充電使用帶來深遠的影響，甚至?xí)υ摦a(chǎn)業(yè)帶來巨大的影響。對于鋰電池具有價格成本優(yōu)勢應(yīng)用于低速電動汽車上面本人持有樂觀態(tài)度。

 

第一電動網(wǎng)新聞圖片對比完鉛酸電池和鋰電池的結(jié)構(gòu)，在低速電動汽車使用方面，動力電池會產(chǎn)生的污染點主要有以下幾種情況：

 

1、車體產(chǎn)生顛覆或者是碰撞受損。在這種情況下，鉛酸電池極容易出現(xiàn)電解液泄露，鉛酸電池內(nèi)部的一些材料出現(xiàn)泄露。而鋰電池車輛由于制造工藝與鉛酸電池存在很大差異，出現(xiàn)泄露的情況十分有限甚至是可以忽略。

 

2、 使用過程中某一兩個電池出現(xiàn)問題的更換。在此環(huán)節(jié)很容易出現(xiàn)更換之后隨意丟棄的現(xiàn)象。在這種情況下電池極容易成為污染源。相比于鉛酸電池的用量，以及使用材料，鋰電池中不含有重金屬對環(huán)境產(chǎn)生的影響也不大。而鉛酸電池中的重金屬鉛卻會對環(huán)境產(chǎn)生很大的壓力和影響。

 

3、使用到達壽命年限的廢舊處理。首先鋰電池的充放電次數(shù)要遠大于鉛酸電池的充放電次數(shù)。使用更換率上鋰電池要比鉛酸電池慢得多。即使到了使用年限或者是報廢條件。鋰電池依然有很高的電容量率。還能進行儲能使用，進入下一輪循環(huán)。而鉛酸電池雖然殘值相對比較高，但是在流通環(huán)節(jié)特別是鄉(xiāng)村偏遠地區(qū)以及特定的使用環(huán)節(jié)，極容易出現(xiàn)隨意丟棄或者是流通到一些翻新小作坊里面，成為完全失控的狀態(tài)。

 

隨著低速電動汽車的市場增長越來越大，低速電動汽車依靠自身的優(yōu)勢在新能源電動汽車行業(yè)占有一席之地。同時以其實用性，低成本，便捷性越來越受到城鎮(zhèn)居民以及農(nóng)村居民的青睞，特別是改善城鄉(xiāng)居民的出行發(fā)揮了巨大的作用。在村與村，村與鎮(zhèn)之間的基礎(chǔ)物流和基礎(chǔ)客流上從客觀上降低了流通成本。在合適的使用空間上發(fā)揮了巨大的作用。低速電動汽車的輕量化發(fā)展方向，大續(xù)航里程的需求也需要在動力方面采用鋰電池來作為驅(qū)動動力。

 

現(xiàn)在鋰電池的價格在一定的時間之內(nèi)還無法降低到與鉛酸電池相競爭的價格，但不能否認鋰電池的價格正在逐步降低，再有一點，國家對鉛酸電池的政策性加稅也促進鋰電池的加快發(fā)展，占領(lǐng)低速電動汽車這塊迅速增長的市場。國內(nèi)各大鋰電池廠家產(chǎn)能擴大，進入有序的激烈競爭勢必會帶來物美價廉的動力鋰電池。在《四輪低速電動乘用車技術(shù)條件》的征求意見中，將鋰電池作為動力電池的基本要求。也是國家層面也在正視低速電動汽車這個能夠改善民生的市場。鋰離子電池的主要組成：

 

（1）正極——活性物質(zhì)主要指鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等，導(dǎo)電集流體一般使用厚度在10--20微米的鋁箔；

 

（2）隔膜——一種特殊的塑料膜，可以讓鋰離子通過，但卻是電子的絕緣體，目前主要有PE和PP兩種及其組合。還有一類無機固體隔膜，如氧化鋁隔膜涂層就是一種無機固體隔膜，；

 

（3）負極——活性物質(zhì)主要指石墨、鈦酸鋰、或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料，導(dǎo)電集流體一般使用厚度在7-15微米的銅箔；

 

（4）電解液——一般為有機體系，如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，另有些聚合物電池使用凝膠狀電解液；

 

（5）電池外殼——主要分為硬殼（鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等）和軟包（鋁塑膜）兩種 。

 

當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就需要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

 

做為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復(fù)合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2 ＋3x＋5y)/2)等。

 

電解質(zhì)采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。

 

隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點較低，而且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱保險作用。

 

外殼采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。

 

基本工作原理

 

當對電池進行充電時，正極的含鋰化合物有鋰離子脫出，鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。負極的炭材料呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負極的鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

 

當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出， 又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

 

在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(tài)。這就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就在搖椅兩端來回運動。所以鋰離子電池又叫搖椅式電池。

 

充放電機理

 

鋰離子電池的充電過程分為兩個階段：恒流充電階段和恒壓電流遞減充電階段。

 

鋰離子電池過度充放電會對正負極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。

 

鋰離子電池保持性能最佳的充放電方式為淺充淺放。一般60%DOD是100%DOD條件下循環(huán)壽命的2~4倍。