鋰電池對比鉛酸電池,那種電池更適合電動車?
發(fā)布時間:2017-10-13 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】眾所周知,電動車的供能主要依靠于電池,而電池又分兩種——鉛酸電池和鋰電池,關(guān)于這兩種電池的優(yōu)缺點的爭論從來沒停止過,今天筆者就給大家分析一下,鉛酸電池與鋰電池,到底誰更適合電動車。
近幾年,隨著新能源概念的普及,電動自行車成了千家萬戶的首選,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前為止,我國電動兩輪車的保有量已經(jīng)突破了3000W輛,預(yù)計到2018年我國電動兩輪車的保有量將突破4000W輛。車輛的增多帶來的問題也不少,首先就是交通問題,很多騎行電動車的駕駛員都存在不遵守交通規(guī)則的情況,導(dǎo)致車禍不斷,后果也十分慘重。
其次便是電動車的回收再利用的問題,眾所周知,電動車的供能主要依靠于電池,而電池又分兩種——鉛酸電池和鋰電池,關(guān)于這兩種電池的優(yōu)缺點的爭論從來沒停止過,今天筆者就給大家分析一下,鉛酸電池與鋰電池,到底誰更適合電動車。文章開始前我們先來了解一下何為鉛酸電池,何為鋰電池!
何為鉛酸電池?
鉛酸電池(VRLA),是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下,正極主要成分為二氧化鉛,負(fù)極主要成分為鉛;充電狀態(tài)下,正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。
鉛酸電池結(jié)構(gòu)圖(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
一個單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V;在應(yīng)用中,經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池,還有24V、36V、48V等
何為鋰電池?
“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)特性非常活潑,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。
鋰電池結(jié)構(gòu)圖(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
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。
鉛酸電池優(yōu)缺點
優(yōu)點:
價格便宜,同時自帶可回收再利用屬性,在用壞之后可以去電動車店里以舊換新,補差價便可換一組新的電池,把損失降到最低,對使用者是個不小的福利。“抗擊打”能力強,即使摔壞稍微修補一下就能繼續(xù)使用。
缺點:
首先就是鉛酸電池的體積和重量都很大,重量一般在16-30kg,其次是鉛酸電池一般情況下深充深放電在400次以內(nèi),有記憶,使用壽命在2年左右(大多情況下在1.5年以內(nèi))。并且鉛酸電池里面包含液體,電池消耗一段時間后,如果發(fā)現(xiàn)電池發(fā)燙的厲害或者充電時間變的短了,就需要補充液體。
鋰電池優(yōu)缺點
優(yōu)點:
體積小、重量輕,綜合對比鉛酸電池,鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量約是鉛酸電池重量的1/3。相同體積的鋰電池更比鉛酸電池的容量要高,體重的降低使得電動車?yán)m(xù)航能力增加大概10%左右。
充放電方面,鋰電池耐用性較鉛酸電池強,在常溫下使用,鋰電池可以連續(xù)充電48小時不會出現(xiàn)電池膨脹漏液破裂等事故,容量保持在95%以上。并且在專用充電器下,可以進行快速充放電。深充電深放電超過500次,而且還是無記憶,一般壽命基本在4到5年左右。
缺點:
鋰電池的制作成本高,制作設(shè)備昂貴人工成本占到制作成本的40%左右,價格大概是鉛酸電池的三倍左右。并且鋰電池的回收價值不高,國內(nèi)的回收環(huán)境也比較混亂,大部分鋰電池用壞了只能扔了,或者找個地方埋了。
而劣質(zhì)鋰電池,在電動車這種密封條件不是太好,容易潮濕導(dǎo)致接觸不良等原因引發(fā)可能存在的安全隱患。
介紹完鉛酸電池和鋰電池的電池構(gòu)造和優(yōu)缺點后,筆者來給大家細算一下更換的成本,看看到底是鉛酸電池的投入成本高,還是鋰電池的投入成本高。
我們在2017年8月開展了一次8款電動車橫評活動,其中綠源的小龜在續(xù)航測試中,以平均時速21.49km/h,續(xù)航59.2km,而它的電池容量就是我們常見的60V 20Ah,電機功率為800W。接下來我們都以這輛車的電池容量和電機功率為基礎(chǔ)進行對比。
鉛酸電池使用壽命:
按照相關(guān)資料顯示,2015年北京上班族通勤距離單程平均在19km左右,而到了2017年這個數(shù)據(jù)只多不少。
以筆者為例,我的上下班往返通勤距離總共在50km左右,如果我騎行一款標(biāo)配60V 20Ah,電機功率為800W的電動車上下班通勤,時速保持在30km/h,那么我一天就能消耗掉一次循環(huán)充放電。
按照一個月21個工作日來計算,再加上雙休日及節(jié)假日的散碎騎行時長,一年內(nèi)這款電動車的循環(huán)充放電大約在300次左右,而前文我們便介紹過,鉛酸電池的使用壽命在400次循環(huán)充放電,所以在這樣高頻次騎行情況下,一塊鉛酸電池的壽命最多一年半。
鋰電池使用壽命:
鋰電池平常我們接觸的就非常多了,以手機為例,一部手機在使用1-2年后,續(xù)航能力雖不如以前,但很少有人會在兩年內(nèi)考慮更換電池。
眾所周知,我們的手機都是在電量低于20%的時候發(fā)出警示,大部分人都會在這個時候選擇為手機充電,而從20%-100%充滿我們只使用了0.8次循環(huán)充放電,按照這個頻率我們兩年內(nèi)對鋰電池的循環(huán)充放電次數(shù)為36520.8=584次。
iPhone 4手機電池?fù)p耗情況
筆者在網(wǎng)上找到了兩個鋰電池循環(huán)充放電的例子,一張截圖顯示的是一塊1420mAh的iPhone 4鋰電池完成482次循環(huán)充放電后,電池剩余電量1147mAh,較比出廠容量衰減了20%
鋰電風(fēng)暴實測不同電芯鋰電池500次循環(huán)充放電后容量損耗
另外一個則是來自名為“鋰電風(fēng)暴”的微博提供的數(shù)據(jù),從提供的對比數(shù)據(jù)來看不同電芯類型的鋰電池在經(jīng)歷500次充電循環(huán)后的壽命衰減,除了其中一種外,其余電芯均能維持80%以上的剩余容量,力神的磷酸鐵鋰更是基本沒有衰減。
本文總結(jié):
有人可能會說筆者的成本論略有瑕疵,按照筆者的推論雖然鉛酸電池更換成本提高了,但是每次更換后,電動車的續(xù)航可是滿血復(fù)活了,而鋰電池雖然沒有更換,但是隨著電池容量的不斷縮減續(xù)航是大不如以前的。
雖然這樣的說法也有其一定的道理,但是筆者要給大家算的經(jīng)濟賬是在電動車還能正常行駛的情況下,鉛酸電池和鋰電池的更換成本。
所以,綜上所述,如果你買了一臺電動車只騎行了一年就換掉,那么選購采用鉛酸電池的電動車是比較劃算的,如果你不考慮換車,那么從第二年更換電池開始,鉛酸電池的低成本優(yōu)勢就變得微乎其微,等到了第三年再次更換電池的時候,鉛酸電池的成本就明顯超過了鋰電池。
(來源:中關(guān)村在線)
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