11.21 鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

鉛酸電池有著一百多年的歷史,而鋰電池從正式投入商用到現在,也只有二三十年的時間。由於鋰電池特有的一些優勢,循環壽命長、能量密度高、對環境無汙染等,在一些產品領域已經完全替代了鉛酸電池,但是還有一些領域,鋰電還是無法完成替代鉛酸電池的,這是為何呢?

在產品領域上,匹配電池時,是鋰電池好還是鉛酸電池好呢?孰強孰弱,今天我們就來說說這個。

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

鋰電 or 鉛酸?

鋰電與鉛酸基本特性對比

①循環壽命

鉛酸電池循環壽命是300次左右,60%容量剩餘為壽命終止。而鋰電池中磷酸鐵鋰單體有2000次以上的循環壽命,PACK之後也有1500次循環以上;三元鋰單體也有500次以上的循環壽命,鋰電池都是80%容量剩餘為壽命終止。

相比之下,鋰電池的壽命是鉛酸電池的5倍左右,這也是鋰電能替代鉛酸電池,一個特別大的優勢。

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

鋰電池與鉛酸電池對比表

②能量密度

重量能量密度方面。以12V7Ah為例,鉛酸電池大概2.5Kg;而鋰電池12V7Ah只有0.5Kg左右,也就是說,同wh數的電池組,鉛酸電池的重量是鋰電池的5倍左右。

體積能量密度方面。以12V7Ah的鉛酸外殼為例,同個殼子的尺寸,鉛酸只能做到12V7Ah左右,而鋰電可以擺放21顆18650電芯,磷酸鐵鋰可以做到4串5並,三元鋰可以做到3串7並,最大容量12V23Ah。也就是說,同個外殼體積的情況下,鋰電池能量比鉛酸電池多了3倍多。

重量又輕體積又小,是鋰電相比鉛酸,又一個大的優勢。

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

12V7Ah鉛酸外殼可以擺放21顆18650電芯

③環境影響

鉛酸電池是有重金屬汙染的,對環境有相當大的危害性,這也是近幾年鉛酸電池價格一直上調的原因之一。

而鋰電池是新能源電池,還可以回收循環利用,對環境無汙染,這也是人們大力推崇的原因。

④安全性

安全性,鉛酸電池是耐過充的,安全性比較高。而鋰電池組,安全穩定性比較低,在過充,過放,短路,高溫等異常情況下,鋰電池組的威力是特別大的。必須靠BMS來控制保護其穩定性。

安全穩定性不足,是鋰電池替代鉛酸電池進程中,不可忽視的弊端。

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

鋰電動力汽車電池起火

⑤價格

鉛酸電池歷史悠久,工藝批量化成熟,價格在0.5元/Wh左右。而磷酸鐵鋰電池組目前是2元/Wh左右,三元鋰電池組目前價格是1.5元/Wh左右。鋰電池目前的價格大概是鉛酸電池的3~4倍左右,這也是在一些考慮價格的產品上面,鋰電無法替代鉛酸電池的一個硬傷。

但是,動力汽車退役下來的動力鋰電池,成本會低一些,大概是鉛酸電池的2倍左右,甚至更低,也是慢慢逼近了鉛酸電池的價格,慢慢被人們所接受了。

鋰電用法與鉛酸用法,有哪些不一樣呢?

①電壓範圍不一致

磷酸鐵鋰電池單體電壓範圍是2.0V~3.65V,三元鋰電池單體電壓範圍是2.75V~4.2V。使用單體PACK成電池組時,乘以串數,與12V的鉛酸電池電壓範圍已經沒有完全符合了。鋰電替代鉛酸時,需要更新負載的設定參數,甚至需要更換元部件才能實現。

②鋰電池組不能隨意做串並聯

鉛酸電池12V,可以隨意進行串並聯,像UPS產品,還可以在384V的電池中引出一條中位線變成192V(就是在32串中間引出一條線,變成2組16串的電池)。而鋰電池,並聯需要加限流模塊才能實現,串聯需要增加BMS的耐壓值才能實現,特別是帶有通訊協議類的電池組,串並聯之後的BMS功能實現方面比較複雜。特別提醒,單獨使用的鋰電池組,是不可以進行串並聯後再使用的!

③鋰電池組帶有BMS,會出現虛電壓

鉛酸沒有BMS,不存在保護,所以輸出的電壓就是電池的真實電壓。而鋰電池組是有BMS的,在啟動保護功能時,輸出電壓會是一個虛的電壓值,如過放保護後,電池組輸出為0V,需要充電激活。

哪些領域目前無法使用鋰電替代鉛酸呢?

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

汽車電瓶,鉛酸電池

考慮到鋰電池的安全可靠性比較低,價格昂貴,有一些領域還是使用著鉛酸電池的。如飛機供電系統,電站儲能堆系統,潛艇器材供電系統,汽車電瓶等。像鋰電便攜電源,汽車應急啟動電源等,也只是便攜應急類的產品,所以鋰電池還是無法完全替代掉鉛酸的。

鋰電池壽命是鉛酸電池的5倍,為何鉛酸還不能完全被替代掉呢?

鋰電 or 鉛酸?

通過以上的對比說明,你知道你的產品該使用鋰電池還是鉛酸電池了嗎?

讓我們展望未來

隨著科技的快速發展,材料技術不斷優化更新,包括鋰電池電芯、BMS、輔料部件等都會得到更進一步的改善。那時,鋰電池組PACK的安全可靠性得到了更高的保障,價格也會得到調整,逐漸逼近鉛酸電池,這樣一來,鋰電池替代鉛酸電池將成為全覆蓋性的,鉛酸電池將光榮退出歷史舞臺!

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