为什么电动车大部分都用铅酸电池?原来锂电池有4个弱点
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电动车电池作为电动车十分重要的部件,直接关系到电动车动力和续航里程,以及电动车的使用寿命,很多人都在夸赞锂电池有多好,但是,市场上目前大部分电动车用的都是铅酸电池,为什么大家都选择铅酸电池,原来锂电池虽好,但有四个弱点,所以在市场上难以普及。
第一点:锂电池比铅酸电池成本高,性价比不如铅酸电池。
大家买电动车关键是图个实用,只要动力和续航里程足够就可以,没必要非要选那么贵的,毕竟又不是汽车,只是日常代步工具而已,性价比才重要。
一般铅酸电池每组重量在16至30公斤,锂电池大约2.5至3公斤,所以锂电池的体积更小更轻便,搬运也比较方便。
我在市场比较了一下,一般一组铅酸电池也就几百块,而同样容量的锂电池就要一两千块,同样款式的电动车来说,配有锂电池的比配有铅酸电池的贵一千左右,但其实性能差不多,只是电池更加轻巧,使用寿命更长一点。
我在对锂电池和铅酸电池的考察中发现,虽然说锂电池可以骑三年,铅酸电池骑一年半,但是在我们实际骑行中,不论是锂电池还是铅酸电池,只要经常骑,一般一年后,电池续航里程都会大大缩水,虽然两年后锂电池还能继续骑,但可能里程就缩短一半或一半多,这个时候,虽然能继续骑,但你由于不满续航里程,而选择更换锂电池了。
所以很多厂家为了使整车价位合理,就把锂电池的容量做小了,看起来装有锂电池的整车和铅酸电池的车子价位差不多,但锂电池的电池容量小很多,自然在动力和续航里程上面就会大打折扣了,对于老百姓来说,要的主要就是动力和续航里程,显然铅酸电池更受欢迎。
第二点:锂电池技术不如铅酸电池成熟,安全性不如铅酸电池。
选择电动车,首要是安全性能,一般电动车本身除了刹车等系统外,电池的安全性特别重要,因为电池如果出事,就会燃烧。
铅酸电池已经在市场使用一百年的历史了,技术非常成熟,安全性上有保障,除非用的是劣质或过期电池,锂电池虽然有能量密度高、充电速度快和续航里程远的优点,但是锂电池本身的技术还没有铅酸电池成熟,目前市场上由于电池原因导致的电动车燃烧事故,主要都是锂电池,特别是炎热的夏天,锂电池充电的安全性还是不如铅酸电池。
第三点:锂电池没有铅酸电池更让消费者接受,市场认可度不如铅酸电池。
不论什么东西,在市场上的口碑和客户认可度很重要,锂电池虽然在技术含量、使用寿命、重量等方面比铅酸电池好,但毕竟在市场上使用的时间没有铅酸电池长,老百姓已经习惯了使用笨重的铅酸电池,但铅酸电池稳定性好,价位实惠,换电池也比较方便,充电也方便,当人们的习惯已经形成,除非你有更优秀的地方,才会让消费者改变观念。
目前使用锂电池的大部分用户是年轻人,而且电动车的款式是时尚款型,这类电动车相比而言,外观更加新颖一些,但价位也相对高了不少,所以目前的主体消费群体还是年轻群体。
第四点:锂电池回收价值体系不够完善,以旧换新价值不如铅酸电池。
虽然锂电池用于电动车的循环寿命大约800次左右,如果是采用磷酸铁锂电池可能达到两千次,这个使用寿命比铅酸电池高很多,但可惜目前市场上锂电池的回收体系并不健全,铅酸蓄电池在使用后回收价值大约40%左右,但是锂电池基本没有什么回收价值,等于不用了就没用了,而铅酸电池还能以旧换新,锂电池就不可以了。
【勇哥评论】
以上四点是我根据电池市场的一点总结,锂电池作为一种新技术,未来的市场前景更好,只是还不够成熟,主要表现的不足是:价位偏高、安全性不足、市场认可度不足。但是,相信随着技术的提升,锂电池未来替代铅酸电池也是正常的,这是技术的革新,毕竟锂电池有重量轻便、体积小、耐用使用寿命长的优点,相比较铅酸电池的笨重、体积大和使用寿命有限的特点,锂电池的优点还是很明显的。我相信,只要锂电池的安全性和稳定性提升了,价位上能让消费者接受,换电池更方便后,锂电池的市场将一片光明,我们拭目以待。
买电动卡车之前,锂电池的参数先了解一下
在环保及政策多重影响下,新能源汽车,特别是电动车销量节节攀升,增速飞快。
但在快速发展的背后,关于电动车的评论始终伴随着褒贬不一的声音,例如节能但购置成本太高,环保但续航不行等,其实这些矛盾体的决定因素是电动车的核心部件“三电”——电池,电机、电控。
而在“三电”中,电池又扮演着最重要的角色,正所谓“巧妇难为无米之炊”,即使电控、电机技术再先进,作为动力源头的电池性能不行,整车性能必将大打折扣。本文将简单探讨下电池主要基础参数。
一、电池简史
电池的最早发展可追溯到1800年,意大利科学家伏打(Volta)研制成功了伏打电池,这个是世界上第一个能够实际应用的电池。1859年法国科学家普兰特(Plante)发明了铅酸蓄电池,这是世界上第一个可充电的电池。
其后科学技术水平不断提高,推动着各种电池的产生,20世纪50年代碱性锌-锰干电池问世,60年代燃料电池研制成功,70年代各种锂电池开发成功,80年代氢-镍电池问世以及90年代出现锂离子电池,电池技术迎来“井喷”式发展。
而本文探讨的电动车所采用的锂离子电池(下文简称锂电池)也正是源于这段发展期。锂电池的发展也经历过一段“坎坷”摸索时期,大致发展分一下三个阶段:
第1阶段, 因负极材料是锂金属及其合金,且不可充电,因此该阶段锂电池,更确切的表达是锂金属一次电池;
第2阶段, 负极材料仍是锂金属及其合金,但正极材料由MoS2等嵌入化合物代替过渡氧化物,实现了锂离子在电池正负极往复迁移运动,即可重复充放电,因此该阶段锂电池实质是锂金属二次电池;
第3阶段, 负极材料是石墨、焦炭等导电电极,正极材料是含锂化合物,例如嵌锂过渡金属氧化物、嵌锂金属硫化物、含锂盐类化合物。该阶段锂电池,本质上是现在我们所称作的锂离子电池。
二、锂电池结构
锂电池主要结构分为,正极、负极、电解液、隔膜及外壳。
(1)正极
特点:稳定电化学能、不易分解结构、越高越好的比容量。
分类(商用):磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)
三元材料:镍锰钴酸锂(NCM)、镍锰铝酸锂(NCA)
正极材料占锂电池成本30~40%,直接影响电池性能,甚至现在市场上锂电池分类就是按照正极材料分的,可见正极材料对锂电池的重要性。
(2)负极
特点:高比容量、较好充放电可逆性、较锂电极电势更低。
分类(商用):目前以碳材料石墨类为主(比容量有限)
未来硅-碳复合材料是趋势(比容量大,是普通石墨材料2~3倍)
(3)电解液
特点: 高离子电导率、宽电化学稳定窗口、不与电极发生反应、安全、无毒、无污染。
组成: 溶剂(30%):碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等
溶质(50%):锂盐(LiPF6、LiBF4等)添加剂(10%)、其他(10%)。
三、锂电池参数
(一)电池容量C: 在一定条件下,电池放出的电荷量,单位:mAh或Ah。
根据使用条件电池容量可分为:
理论容量: 假设活性物质完全被利用,电池可释放的电量。
额定容量: 实验室条件下,满充电池可释放的电量。
实际容量: 实际使用环境(但符合电池规定使用条件),满充电池可释放的电量,小于额定容量
(二)电池能量: 衡量电池存储能量多少指标,单位:Wh。
计算公式:能量=额定电压×工作电流×工作时间= UIt=额定电压×电池容量;
例如小米手机电池,电池能量7.3Wh= 3.7V×1960mAh/1000
电池能量是衡量电池带动设备做功的重要指标。如果将电池容量理解为蓄水池可蓄水体积,那么电池能量可形象理解为蓄水池从一定高度发出可做的功。
相同电压下,电池容量越大,电池能量也越大,例如生活中给手机换更大容量的电池,目的就是增加电池能量,在工作电压不变情况下,手机的续航能得到提升。那么这种操作是否在电动车也奏效呢?
答案是不一定,因为电动车的续航跟手机的续航所消耗电能用来做功方式不一样,电池重量会随着电池容量增加而增加,车辆自重也会增加,因此存在两个变量,这时候就涉及到电池另外一个重要性能参数——能量密度。
(三)能量密度: 指单位体积或单位质量所释放的能量,表示为体积能量密度(Wh/L)或质量能量密度(Wh/kg),是电动车续航能力的直接影响因素。
能量密度主要分为单体能量密度及系统能量密度。单体能量密度是最小单元能量密度,例如一节锂电池重325g,额定电压为3.7V,容量为10Ah,则其能量密度为113Wh/kg。系统能量密度是指整车的电池组或者电池板的能量密度。
电池组或者电池板主要由若干个单节电池、电池组框架、护板及其他电子元器件等封装而成,因此系统能量密度受单体能量密度及封装技术影响,且小于单一能量密度。下图是中国未来锂电池性能规划。
能量密度也是新能源车辆补贴核心指标要求之一,历年新能源车辆补贴标准中系统能量密度门槛值如下。
从工信部每月发布的车型配置中可以发现,历年系统能量密度门槛值能比较真实地反应目前电池应用市场情况——与国家规划要求仍存在一定差距,电动车发展任重道远。
(四)电压
电池电压分为三种:
1、开路电压: 电池在没有连接外电路或者外负载时的电压,开路电压与电池的剩余能量成正比,是电动车剩余电量显示原理的主要依据。
2、工作电压: 电池在工作状态下,电池正负极之间的电势差,又称负载电压。工作电压<开路电压,因为电池放电工作状态下,必须克服内阻。
3、放电截止电压 :电池充满电后进行放电,放完电时达到的电压。若继续放电则为过度放电,对电池的寿命和性能有损伤。
单一电池电压值中,锂电池最高,这也是锂电池作为动力电池主要原因之一。
(五)充放电倍率(C)
表示充放电电流大小,数值上等于额定容量的倍数。充放电倍率=充放电电流÷额定容量,用“C”表示。
(六)其他参数
1、循环寿命: 经历一次充放电称为一个周期或一次循环,电池在反复充放电后,容量会逐渐下降,在一定的放电条件下,电池容量降至80%时,电池所经受的循环次数就是循环寿命。
2、自放电: 电池在储存过程中,容量会逐渐下降,其减少的容量与电池容量的比例,称为自放电率。用“%/月”表示。自放电率越低,贮存性能越好。
3、内阻: 指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。
内阻大,内耗大,加速衰减,限制大倍率充放电;内阻小,寿命和倍率都会更好。
本文特约作者:一叶知秋
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