鉛酸電池還是鋰電池？論低速電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力門(mén)檻
日期：2024-10-16 07:37:55 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：475低速電動(dòng)汽車(chē)在沒(méi)有國(guó)家政策和資金的支持下，完全依靠市場(chǎng)的需求而發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)業(yè)。在新能源電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)扮演了一定的角色。然而目前低速電動(dòng)汽車(chē)絕大多數(shù)使用的是發(fā)展成熟的鉛酸電池作為動(dòng)力，很少采用鋰電池作為動(dòng)力。低速電動(dòng)汽車(chē)采用鉛酸電池作為動(dòng)力的原因很大程度上是因?yàn)槟壳霸诔杀具@塊鉛酸電池具有競(jìng)爭(zhēng)性的優(yōu)勢(shì)。而且鉛酸電池發(fā)展比較成熟，性能穩(wěn)定，安全性比較好。所有這些都是讓低速電動(dòng)汽車(chē)在動(dòng)力電池的技術(shù)路線上選擇了鉛酸電池。
對(duì)于低速電動(dòng)汽車(chē)選擇鉛酸電池作為動(dòng)力源，在經(jīng)濟(jì)成本上雖然有很大的優(yōu)勢(shì)，但是存在巨大環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于低速電動(dòng)汽車(chē)的解禁，以及建立標(biāo)準(zhǔn)情況，2016年4月14日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)在其網(wǎng)站上對(duì)2016年第一批擬立項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目公開(kāi)征求意見(jiàn)。2016年第一批擬立項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，《四輪低速電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)條件》被放在立項(xiàng)欄目中。其中意見(jiàn)欄目中很明確的提出低速電動(dòng)汽車(chē)使用鋰電池作為動(dòng)力是門(mén)檻。此意見(jiàn)一推出有兩方面的聲音其一是支持低速電動(dòng)汽車(chē)鋰電化，其二是維持低速電動(dòng)汽車(chē)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(lái)證明技術(shù)路線選擇的合理性。在選擇動(dòng)力電池這塊本人比較傾向選擇鋰電池。無(wú)論從技術(shù)還是從運(yùn)營(yíng)管理方面來(lái)講，選擇鋰電池作為動(dòng)力必定會(huì)成為低速電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。
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(fù)極材料主要是Pb組成，電解液通常是稀硫酸。在放電過(guò)程中遵循雙硫酸鹽反應(yīng)規(guī)則，正負(fù)極材料上都有PbSO4晶粒生成，鉛酸蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓是2V，理論比能量是166.9Wh/kg，實(shí)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(shí)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(fù)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(méi)有根本性的創(chuàng)新和突破。在制備工藝的改進(jìn)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(méi)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(xiǎn)。在低速電動(dòng)車(chē)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(fù)極材料流失到環(huán)境中去，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
就目前來(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(guó)產(chǎn)化率都是比較高，所以產(chǎn)品價(jià)格比較低，在低速電動(dòng)車(chē)上使用非常具有成本優(yōu)勢(shì)。
鋰電池的結(jié)構(gòu)
鋰電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)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(chēng)三元)，磷酸鐵鋰等活性鋰合物質(zhì)。負(fù)極材料主要是負(fù)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(fù)極材料方面石墨烯由于其優(yōu)異的充放電性能，越來(lái)越多的受到各個(gè)鋰電池廠家以及投資機(jī)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(lèi)溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液，目前國(guó)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(lèi)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(jī)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(shí)候允許大電流充電。所以一般鋰電池的充電能夠達(dá)到1C。
鋰電池的生產(chǎn)工藝目前來(lái)講已經(jīng)很成熟，但是在正負(fù)極材料、隔膜這些核心材料方面國(guó)產(chǎn)化依然還有很長(zhǎng)的路要走。隨著裝配工藝的不斷進(jìn)步和發(fā)展以及國(guó)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(kāi)工的鋰電池廠家將會(huì)在未來(lái)兩年建成投產(chǎn)，勢(shì)必會(huì)造成鋰電池的產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格必定會(huì)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(jià)格必將會(huì)到達(dá)一個(gè)低速電動(dòng)汽車(chē)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(huì)存在對(duì)環(huán)境污染的巨大風(fēng)險(xiǎn)。
鋰電池的優(yōu)秀性能，如果能在價(jià)格上跟鉛酸電池產(chǎn)生正面競(jìng)爭(zhēng)，將會(huì)給低速電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，充電使用帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，甚至?xí)?duì)該產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的影響。對(duì)于鋰電池具有價(jià)格成本優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于低速電動(dòng)汽車(chē)上面本人持有樂(lè)觀態(tài)度。
對(duì)比完鉛酸電池和鋰電池的結(jié)構(gòu)，在低速電動(dòng)汽車(chē)使用方面，動(dòng)力電池會(huì)產(chǎn)生的污染點(diǎn)主要有以下幾種情況：
1、車(chē)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(chē)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(guò)程中某一兩個(gè)電池出現(xiàn)問(wèn)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(duì)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(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的壓力和影響。
3、使用到達(dá)壽命年限的廢舊處理。首先鋰電池的充放電次數(shù)要遠(yuǎn)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(bào)廢條件。鋰電池依然有很高的電容量率。還能進(jìn)行儲(chǔ)能使用，進(jìn)入下一輪循環(huán)。而鉛酸電池雖然殘值相對(duì)比較高，但是在流通環(huán)節(jié)特別是鄉(xiāng)村偏遠(yuǎn)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(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)增長(zhǎng)越來(lái)越大，低速電動(dòng)汽車(chē)依靠自身的優(yōu)勢(shì)在新能源電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)占有一席之地。同時(shí)以其實(shí)用性，低成本，便捷性越來(lái)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(dòng)汽車(chē)的輕量化發(fā)展方向，大續(xù)航里程的需求也需要在動(dòng)力方面采用鋰電池來(lái)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。
現(xiàn)在鋰電池的價(jià)格在一定的時(shí)間之內(nèi)還無(wú)法降低到與鉛酸電池相競(jìng)爭(zhēng)的價(jià)格，但不能否認(rèn)鋰電池的價(jià)格正在逐步降低，再有一點(diǎn)，國(guó)家對(duì)鉛酸電池的政策性加稅也促進(jìn)鋰電池的加快發(fā)展，占領(lǐng)低速電動(dòng)汽車(chē)這塊迅速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)各大鋰電池廠家產(chǎn)能擴(kuò)大，進(jìn)入有序的激烈競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)必會(huì)帶來(lái)物美價(jià)廉的動(dòng)力鋰電池。在《四輪低速電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)條件》的征求意見(jiàn)中，將鋰電池作為動(dòng)力電池的基本要求。也是國(guó)家層面也在正視低速電動(dòng)汽車(chē)這個(gè)能夠改善民生的市場(chǎng)。
低速電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)大有作為。