铅酸蓄电池与锂离子电技术服务类合同池、镍氢电池的性能技术优劣对比分析

2019年04月14日 13:05来源:腾讯分分彩手机版

      铅酸蓄电池自1859年由Plante发明以来,有150多年的使用历史,技术十分成熟,安全性能好,应用范围很广,但体积比、能量/重量比更高的镍氢电池、锂离子电池等新型二次电池的出现,对铅酸蓄电池的霸主地位产生了一定威胁,市场普遍担心随着新型二次电池技术成熟,成本不断降低,将对铅酸蓄电池产生强烈的替代效应。预计汽车起动领域短期不会被替代,备用及储能电池仅在中小容量市场存在替代可能,动力电池领域是最可能被锂离子电池替代的,其替代进程取决于锂离子电池成本的下降速度。

    比较铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢、镍镉电池的性能特点,可以看到铅酸蓄电池具有容量高、工作温度范围宽、大电流放电性能好、自放电率低、安全性能好、技术成熟、成本低廉、可循环使用的优点,但体积比、重量比能量偏低,单体电压较低。而市场前景最被看好的锂离子电池虽然体积比、重量比能量高、单体电压高,但存在电池容量不大、大电流放电性能弱、技术不够成熟、安全问题突出、成本高、无法循环利用等问题。

表1:三种主流二次电池性能特点比较

铅酸蓄电池与锂离子电技术服务类合同池、镍氢电池的性能技术优劣对比分析

   二次电池的不同性能特点决定了各自的适用领域,铅酸电池适用于起动电池、后备电源、储能电源及低速电动车,而锂离子电池、镍氢电池因其轻便特点更适于用作便携式设备电池、高速电动车电动电池。

   起动电池领域,铅酸电池的地位最为牢固,难以被锂离子电池等其他电池替代:起动用电池对起动倍率和冷启动能力要求高,汽车起动电池的起动倍率一般不低于5-6倍,摩托车则不低于8-10倍,铅蓄电池内阻小,瞬间大电流放电性能好,而锂离子电池、镍氢电池的内阻大,难以满足起动倍率要求。另外电池内阻受温度影响,温度下降会加大内阻降低电池的大电流放电能力,铅蓄电池正常工作温度范围-40℃-60℃,优于锂离子电池和镍氢电池。再考虑到铅酸蓄电池成本低廉,因此全球起动用电池基本都是铅酸蓄电池,未来除非电池材料方面有新的突破,降低锂离子电池或镍氢电池内阻,否则起动用铅酸蓄电池难以被其他类型电池替代。

   后备电源、储能电池领域,铅酸电池占优,锂电池仅能进入中小容量市场:后备电源、储能电池对电池容量、安全性以及对环境适应性要求高,铅酸电池容量3Ah-3000Ah,技术成熟,性能稳定,安全性高,更为适合,而锂电池单体容量较小,多个串联存在一致性问题,因此目前通信、电力等领域的用后备电源以铅酸蓄电池为主,但锂电池开始在中小容量市场中试用。在储能领域,电池储能并不是最重要的储能技术,2010 年全球电池储能仅451MW,占比0.36%,其中钠硫电池储能350MW。受限于电池容量,铅酸蓄电池、锂离子电池主要用于新能源储能,比较而言,铅蓄电池在容量、安全性以及对环境适应性更强,成本最低,已实现商业化应用,而锂电池更多是示范项目。

   动力电池领域,铅酸电池占据90%市场,但锂电池替代威胁相对较大:铅酸蓄电池比能量低、寿命较短的缺点使其面临锂电池的巨大威胁。在国内,电动自行车以中低档产品为主,铅酸电池以其高性价比优势占据了电动自行车绝大部分市;而海外电动自行车高档占比较高,高档电动自行车都采用锂离子电池。

表2:铅酸蓄电池主要应用下游比较

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