鉅大LARGE | 點擊量:14174次 | 2018年06月28日
鋰電池與蓄電池,蓄電池和鋰電池哪個好用?
蓄電池是電池中的一種,它的作用是能把有限的電能儲存起來,在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學能轉(zhuǎn)化為電能。
它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極,填滿二氧化鉛的鉛板作正極,并用22~28%的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學能,放電時化學能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時,金屬鉛是負極,發(fā)生氧化反應,被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發(fā)生還原反應,被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時,兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后,它又恢復到放電前的狀態(tài),組成化學電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池,叫做二次電池。它的電壓是2V,通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用,電壓是6V。汽車上用的是6個鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充硫酸,使電解質(zhì)保持含有22~28%的稀硫酸。
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生。
由于鋰金屬的化學特性非常活潑,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用。
隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展,小型化的設備日益增多,對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最早得以應用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低,放電電壓平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。
鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓,更適合作集成電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用于計算機,計算器,照相機、手表中。
鋰離子電池與蓄電池的比較如下。
第一:重量的比較。鋰電池更輕便,鋰電池容量密度高,達到192Wh/kg,同樣的重量體積,裝下的能量是鉛酸電池的多倍,目前兩輪電動車需要大續(xù)航的,唯有選擇鋰電池是最好的途徑。
第二:充電效率的比較。鋰電池充電的效率更高,拿三元18650鋰電池來說,最大充電電流一般是0.5C,以聯(lián)盟72V24Ah的鋰電池來說,最大充電電流可以是12A了,當然為了鋰電池的安全和壽命考慮,聯(lián)盟的鋰電保護板限制了最大充電電流,目前推薦最大6A的充電電流,72V24Ah電池只要4個小時充電。
第三:壽命的比較。鋰電池的壽命更長,一般三元鋰電,循環(huán)次數(shù)是800次左右,按照我們現(xiàn)在的電動車一般使用情況,鋰電池至少可以使用3年。這里說的800次循環(huán)不是說800次后電池就徹底報廢了,而是指在循環(huán)800次后,其容量還能達到新電池最大容量的60-70%左右,如果容量續(xù)行里程還能高于用戶最低續(xù)行要求之上,那還是可以繼續(xù)使用的,直到續(xù)行已經(jīng)無法滿足用戶的需求了為止,而這壽命有可能就是4年?5年?甚至6年?
第四:性能和耐用的比較。同樣容量的鋰電池,有效使用的能量比鉛酸電池多。就拿72V的鉛酸和鋰電池來比較吧。一般鉛酸電池工作的電壓是63V-82V,中間的壓差是19V。拿聯(lián)盟72V鋰電來說,20串18650的鋰電,單體鋰電工作電壓是2.75-4.2V,20串就是55V-84V,聯(lián)盟為了保護鋰電使用安全和壽命,設定的工作電壓是58V-83.5V,中間的壓差是25.5V,整整比鉛酸電池壓差多了6.5V,也就說說比鉛酸多了34%的工作電壓范圍。通俗的說,同電壓規(guī)格容量的鋰電池比鉛酸電池的續(xù)行里程可以多出三分之一左右,這還僅僅只算了電池能量的差別,沒有考慮鋰電池減輕的重量因素。
1860年,法國的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池,也是蓄電池的前身;與此同時,法國的雷克蘭士發(fā)明了碳鋅電池,讓電池技術走向了干電池領域。
電池技術商用始于干電池,它由英國人赫勒森在1887年發(fā)明,并于1896年在美國批量生產(chǎn),與此同時,ThomasEdison在1890年發(fā)明可充電的鐵鎳電池,也于1910年實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。
至此以后,得力于商業(yè)化驅(qū)動,電池技術迎來了突飛猛進的時代,ThomasEdison在1914年發(fā)明堿性電池,SchlechtandAkermann在1934年發(fā)明鎳鎘電池燒結極板,Neumann在1947年開發(fā)出密封鎳鎘電池,LewUrry(Energizer)在1949年開發(fā)出小型堿性電池,由此迎來堿性電池時代。
進入1970年代以后,電池技術受能源危機的影響,逐步往物理電源方向發(fā)展,除了1954年就出現(xiàn)了的太陽能電池技術持續(xù)進步外,鋰電池和鎳氫電池也逐步被發(fā)明和商業(yè)應用。
動力電池是指為交通運輸工具提供動力的電池,一般是相對于為便攜式電子設備提供能量的小型電池而言;而普通電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池,與可充電電池鋰離子跟鋰離子聚合物電池是不一樣。
在都是新電池的情況下,用放電儀測試電池容量,一般動力電池的容量在1000-1500mAh左右;而普通電池的容量在2000mAh以上,有的能到3400mAh。
一顆4200mAh的動力電池可以在短短幾分鐘內(nèi)將電量放光,但是普通電池完全做不到,因此普通電池的放電能力完全無法與動力電池相比。動力電池與普通電池最大的差別,在于其放電功率大,比能量高。由于動力型電池主要用途為車用能源供給,所以相較于普通電池要有更高的放電功率。
為電動汽車提供驅(qū)動動力的電池被稱為動力電池,包括傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池以及新興的鋰離子動力電鋰電池,分為功率型動力電池(混合動力汽車)以及能量型動力電池(純電動汽車);手機、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品使用的鋰電池一般統(tǒng)稱為鋰電池,以區(qū)別于電動汽車用的動力電池。
鉛酸蓄電池的應用歷史最長,技術最為成熟,是成本、售價最低廉的蓄電池,已實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其中閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)一度成為重要的車用動力電池,應用在眾多歐美汽車公司開發(fā)的EV和HEV上,例如通用在20世紀80年代和90年代分別開發(fā)出的Saturn和EVI電動汽車等。
但是,鉛酸電池的比能量較低,續(xù)航時間短,自放電率高,循環(huán)壽命低;其主要原料鉛的重量大,而且在生產(chǎn)和回收過程中可能產(chǎn)生重金屬的環(huán)境污染。所以,目前鉛酸電池主要用于汽車啟動時的點火裝置,以及電動自行車等小型設備。
鎳氫(Ni/MH)電池具有良好的耐過充、過放能力,不存在重金屬污染問題,而且在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象,可以實現(xiàn)密封設計、免維護。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比,鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。
其缺點是電池具有的記憶效應較差,而且隨著充放電循環(huán)的進行,貯氫合金逐漸失去催化能力,電池內(nèi)壓會逐漸升高,影響到電池的使用。此外,鎳金屬昂貴的價格,也導致成本較高。
在關鍵材料上,鎳氫電池主要由正極、負極、隔膜和電解質(zhì)構成,正極為鎳電極(Ni(OH)2);負極一般采用金屬氫化物(MH);電解質(zhì)主要為液體,主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點主要在正、負極材料上,其技術研發(fā)相比較成熟。
車用鎳氫電池已實現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用,是混合動力汽車研制中應用最多的車載電池類型。最典型的代表即目前混合動力汽車量產(chǎn)規(guī)模最大的豐田Prius。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動力電池制造商。
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等,像一個蓄電池,但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。
和普通化學電池相比,燃料電池可以補充燃料,通常是補充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料,但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領域使用。氫燃料電池基本原理是電解水的逆反應,把氫和氧分別供給陽極和陰極,氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后,放出電子通過外部的負載到達陰極。
氫燃料電池的工作原理是:將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極),經(jīng)過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質(zhì)子)穿過質(zhì)子交換膜,到達燃料電池陰極板(正極),而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的,這個電子,只能經(jīng)外部電路,到達燃料電池陰極板,從而在外電路中產(chǎn)生電流。