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鉛蓄電池、鋰電池和氫能源電池的對比

來源:存能電氣  日期:2019-05-30 13:51  瀏覽量:

  鉛蓄電池、鋰電池和氫能源電池的對比。近年來鉛酸電池行業在進行了一系列的改革整治,行業洗牌加速的同時,鋰電池和氫能源電池異軍突起,已經開始蠶食鉛蓄電池的市場份額。縱觀人類歷史,每一次能源變革都會帶來整個工業體系的重構,甚至是全球領導國家的易主。本文主要介紹鉛蓄電池、鋰電池和氫能源電池的優劣勢比較。

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  鉛蓄電池、鋰電池和氫能源電池的對比

  一、成本方面

  鉛酸電池歷史悠久技術成熟成本要低于鋰電池:1KWH的鉛酸電池的價格在500元及以下,而1KWH的鋰電池的價格達到1200元,目前鉛酸電池價格還是有一定的優勢,但隨著鋰電池相關技術發展加快,其價格呈下降趨勢,優勢很快會被抹平。

  而氫能源電池相對二者而言成本較高,一方面,制氫過程能量損失大;制氫要先從電解水開始,耗費電能,產生氫氣,氫氣再發電過程中還會有能量損失;且電解水的電目前也是以煤電產生為主,燒煤發電也會有能量損失。另一方面,催化劑金屬鉑十分稀缺;在氫燃料電池發電的過程中需要使用金屬鉑作為催化劑,其價格非常昂貴。大規模生產氫燃料電池,鉑金屬將會因為需求增加價格上漲,且其本身就十分稀缺。

  二、環保方面

  鉛酸電池由于含有重金屬鉛,在生產中會產生污染,廢舊電池處理不當也會產生污染。而鋰電池生產中產生的污染非常小,廢舊電池中只存在少量的污染成分。

  氫能源電池對環境無污染。它是通過電化學反應,燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述,燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生的(光伏電池板、風能發電等),整個循環就是徹底的不產生有害物質排放的過程。

  三、效率方面

  鉛酸電池就壽命、能量密度以及充放電效率方面均不及鋰電池和氫能源電池。

  鋰電池能量比較高,具有高儲存能量密度,已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;同時,使用壽命可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(100%DOD)充放電,有可以使用10000次的記錄。

  氫燃料電池儲能密度高,大約為1kWh/kg,且重量輕,續航里程普遍更遠。通常會超過500公里,而純電動汽車則根據電池容量的大小,目前大部分純電動汽車續航里程在300公里左右,少數車型可以達到400~500公里。

  四、安全方面

  鉛酸電池歷史悠久技術成熟安全性要高于鋰電池,鉛酸電池能在復雜的環境中使用。而鋰電池對環境要求相對較高,對充放電電流電壓要求較高,一旦過充或者過放都有可能導致不可逆轉的損壞。鋰離子電池儲存的總能量和其安全性是成反比的,隨著電池容量的增加,電池體積也在增加,其散熱性能變差,出事故的可能性將大幅增加。

  由于燃料電池直接采用空氣中的氧做氧化劑,空氣中的雜質如SO2、H2S等有害氣體進入燃料電池中,引起燃料電池陰極催化劑“中毒”,造成陰極催化劑不可逆轉的損傷,從而導致燃料電池性能下降。

  氫能源電池的賣點

  新能源汽車的關鍵技術之一是動力電池,動力電池的成本、技術、制造等水平,決定了新能源汽車的成本、續駛里程、性能、舒適度等,而燃料電池是一種化學電池,是將氫氣(等燃料)和氧氣的化學能連續不斷地轉換為電能。

  近幾十年雖然各國都在大力推廣電動車,但其占比依然很低,尚不足1%,核心就在于過往的電動車都違反了能量密度提升這個能源變革的主線邏輯。哪怕是最新一代的鋰電池車,其能量密度極值也只有汽油的1/40,行業自然遲遲無法出現10倍速的改進。但燃料電池的出現卻徹底改變了這一現狀。

  其以氫氣為原料,基礎能量密度是汽油的3倍,電動機的做功效率還是內燃機的2倍,實際密度是汽油的6倍,優勢明顯。而且從人類過去百年的能源進化史看,其本質上就是碳氫比的調整史,氫含量越高,能量密度越高,未來從碳能源轉向氫能源是大勢所趨,因此采用氫能源的燃料電池無疑更能代表歷史發展的方向,最有望成為下一代的基礎能源。

  人類歷史上每一次成功的能源變革,都有一個清晰的主線邏輯,就是能量密度出現數量級上的躍升。新能源汽車而言,燃料電池與純電將來會是共生共存。

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