碳鉛電池和鋰離子電池解析

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽能的使用。儲(chǔ)能電池技術(shù)是制約新能源儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏電站儲(chǔ)能、風(fēng)電儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰等儲(chǔ)能領(lǐng)域，要求電池具有功率密度較大，循環(huán)壽命長和價(jià)格較低等特點(diǎn)。目前市場(chǎng)上常用的電池有碳鉛電池和鋰離子電池。

鉛炭電池

鉛炭電池是一種新型的鉛酸電池，它將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者合一，鉛炭電池性能優(yōu)于普通鉛酸電池，既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢(shì)，且擁有非常好的快速充放電性能。而且由于加了碳(石墨烯)，阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過去電池失效的一個(gè)因素，延長了電池壽命。

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進(jìn)出來的技術(shù)，普通鉛酸電池的正極活性材料是氧化鉛(PbO2)，負(fù)極活性材料是鉛(Pb)，而鉛炭電池是把活性炭混合到負(fù)極活性材料Pb中，因而把普通鉛酸電池變成了鉛炭電池，能夠顯著提高鉛酸電池的性能和壽命。

鉛炭電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，可應(yīng)用于新能源混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)自行車等領(lǐng)域;也可用于新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域，如風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能等。

鉛炭電池具有與傳統(tǒng)鉛酸電池相近的低廉價(jià)格優(yōu)勢(shì)及成熟的工業(yè)制造基礎(chǔ)，在各種應(yīng)用領(lǐng)域有著極強(qiáng)的競(jìng)爭力優(yōu)勢(shì)。

鉛炭電池的優(yōu)點(diǎn)：

1、充電快，比普通鉛酸電池提高8倍的充電速度;

2、放電功率提高了3倍;

3、循環(huán)壽命提高到6倍，循環(huán)充電次數(shù)達(dá)2000次;

4、性價(jià)比高，能量密度可以提升到40~60Wh/kg，功率密度可達(dá)300~400W/kg左右，性能已經(jīng)接近了一部分鋰電池的能力，而且更關(guān)鍵的一點(diǎn)，是其成本仍然是0.6~0.8rmb/Wh，低于鋰電池等其它電池，具有很好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

5、鉛碳電池在高、低溫等極端條件下一直可以提供可靠的保障，在-20℃下仍可提供較強(qiáng)勁功率和容量。

6、使用安全穩(wěn)定，可廣泛地應(yīng)用在各種新能源及節(jié)能領(lǐng)域。

鉛炭電池的缺點(diǎn)：

1、體積大，重量重，不適合用于電動(dòng)汽車等移動(dòng)型負(fù)荷。

2、低溫狀態(tài)工作效率較差。

3、生產(chǎn)、回收過程污染較嚴(yán)重。

鉛炭電池目前是鉛酸蓄電池領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，也是國際新能源儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。隨著鉛碳電池技術(shù)的發(fā)展，在固定式儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車、電動(dòng)自行車等領(lǐng)域都取得很廣泛的應(yīng)用。

鋰離子電池

常見的鋰離子電池有(1)液態(tài)鋰離子電池(電解液為液態(tài)，一般采用鋁殼、鋼殼包裝)和(2)聚合物鋰離子電池(采用聚合物作為電解質(zhì)的鋰離子電池，電解液為固態(tài)貨凝膠態(tài)，一般采用鋁塑膜軟包裝)。而目前市場(chǎng)上主要的聚合物鋰離子電池有：磷酸鐵鋰電池(動(dòng)力型)、三元材料鋰電池(動(dòng)力型)、錳酸鋰電池和鈷酸鋰電池。

鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：

1、能量密度高，已達(dá)到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍;鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。

2、使用壽命長，使用壽命可達(dá)到6年以上，普通鋰離子電池的充放電周期可超過800-1000次，磷酸亞鐵鋰則可以達(dá)到2000次。

3、額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V)。

4、具備大電流充放電承受力，磷酸亞鐵鋰電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力。

5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20;

6、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在-20℃- 60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45℃環(huán)境下使用;

7、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

鋰離子電池的缺點(diǎn)：

1、安全性差，過充或大電流放電有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

2、鋰離子電池對(duì)充電電壓十分敏感，過充電會(huì)導(dǎo)致電池報(bào)廢，因此需電池管理或保護(hù)線路，防止電池被過充過放電。鋰離子電池的充放電電壓范圍3.0V- 4.2V。

3、生產(chǎn)、回收要求條件高，成本高。

4、溫度對(duì)鋰電池壽命和容量有較大的影響。鋰電池的壽命與溫度和充電狀態(tài)相關(guān)，工作溫度過高則會(huì)縮減電池的壽命，深度充電和高溫加快了電池容量的下降。低溫會(huì)導(dǎo)致蓄電池容量下降，過低的溫度有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞。鋰電池的低溫性能差一直是影響鋰電池應(yīng)用的問題。

毫無疑問，鋰離子電池是目前最好的蓄電池之一，被廣泛應(yīng)用于各種儲(chǔ)能場(chǎng)所。但是鋰離子電池也是最不安全的電池之一，他需要更多的維護(hù)和保護(hù)。相信再過幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。