作為汽車的啟動電源,鉛酸電池一直在該領域占據著統治地位。所以就有人疑惑,可以把鉛酸電池換成鋰離子電池嗎?其實從技術層面上來說,鋰離子電池設計成啟動電源是可行的,而且國外也有公司做過了。但是目前來看還是鉛酸電池更適合現在的情況,目前車用蓄電池大部分以閥控密封鉛酸電池為主。
這就奇怪了,為何近幾年發展神速的鋰離子電池,并沒有普及到蓄電池上呢?
我們了解鋰離子電池以重量輕、能量密度高、綠色環保等特點,近幾年被廣泛用于新能源汽車動力鋰電池領域,而在汽車蓄電池方面卻很少見到鋰離子電池的蹤影,這是為何呢?
1、安全性
啟動電源使用在汽車上大都是固定在發動機艙的位置,且具有較高的密閉性,因此安全性對汽車來說至關重要,幾百安的電流瞬間釋放出來所帶來的熱量和潛在危險不言而喻。
鉛酸電池的安全性在目前的電池系統里屬于極高的等級,首先,大電流性能優異意味著電池不容易發生意外;其次,即便發生意外,正負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,只能是導致周圍的零部件燃燒。
而鋰離子電池的負極材料是石墨,碳材料的一種,易燃性就不需要多說了。電解液是酯類溶劑和鋰鹽,酯類溶劑不僅易燃而且還有極強的揮發性(實驗室開關手套箱所帶來的芳香氣味大都拜它所賜),一旦大量放熱或者在汽車碰撞時容易發生燃燒甚至爆炸,將事故推高一個等級,后果不堪設想。同時,還有一個重要的因素不可忽略,鋰離子電池在大電流放電時容易在負極形成鋰枝晶,刺穿隔膜導致電池內部短路進而爆炸,這在鋰電界是一個共識。
2、性能與成本
在成本上看,鉛酸電池的成本毫無疑問是最低的,無論是電極材料,電解液還是裝配環境要求等都遠遠低于鋰離子電池。
就電極材料而言,鋰離子電池電極材料大都需要復雜的工藝制備,且要經過一個高溫熱處理過程(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,石墨可能會低一些;鉛酸電池使用的氧化鉛和硫酸鉛相對來說成本會低很多。電解液的話鋰離子電池使用多個酯類溶劑價格較高,而且對含水量有嚴格的要求,大都在幾十個ppm以內,電解質鹽六氟磷酸鋰不僅貴而且還容易分解,造成危險,分解產物之一就是恐怖的HF,而鉛酸電池則是硫酸溶液,這個就不需要多說了吧。
其實鉛酸電池絕對算是化學電源界的一顆常青樹,誕生至今已經有一百多年了,近年來雖然一直說要用鋰離子電池來取代,但在一些領域暫時是無法取代的。要用發展的眼光看問題,鉛酸電池的研究也一直在進步,目前在汽車啟動電源領域依然是無敵的存在,鋰離子電池還有很長的路要走。
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