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鋰離子電池和鉛酸蓄電池知識解析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年09月11日  

一、鋰離子電池簡介


鋰離子電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時,M.S.WhitTIngham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非常活潑,使得鋰金屬的出產、保存、使用,對環境要求非常高。所以,鋰離子電池長期沒有得到使用。


鋰離子電池和鉛酸蓄電池有什么差別?哪一個好?


鋰離子電池工作原理:


鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。


充電正極上發生的反應為:LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)


充電負極上發生的反應為:6C+XLi++Xe-=LixC6


充電電池總反應:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6


正極


正極材料:可選的正極材料很多,主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照:


正極反應:放電時鋰離子嵌入,充電時鋰離子脫嵌。充電時:LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放電時:Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4。


負極


負極材料:多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。


負極反應:放電時鋰離子脫嵌,充電時鋰離子嵌入。


充電時:xLi++xe-+6C→LixC6


放電時:LixC6→xLi++xe-+6C


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二、鉛酸蓄電池解析


鉛酸蓄電池(VRLA),是一種電極重要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸蓄電池放電狀態下,正極重要成分為二氧化鉛,負極重要成分為鉛;充電狀態下,正負極的重要成分均為硫酸鉛。


一個單格鉛酸蓄電池的標稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V。在使用中,常常用6個單格鉛酸蓄電池串聯起來組成標稱是12V的鉛酸蓄電池。還有24V、36V、48V等。


鉛酸蓄電池重要特性


安全密封


在正常操作中,電解液不會從電池的端子或外殼中泄露出。沒有自由酸


特殊的吸液隔板將酸保持在內,電池內部沒有自由酸液,因此電池可放置在任意位置。


泄氣系統


電池內壓超出正常水平后,VRLA電池會放出多余氣體并自動重新密封,保證電池內沒有多余氣體。


維護簡單


由于氣體復合系統使萌生的氣體轉化成水,在使用VRLA電池的過程中不要加水。


使用壽命長


采用了有抗腐蝕結構的鉛鈣合金欄板VRLA電池可浮充使用10-15年。


質量穩定,可靠性高


采用先進的加工工藝和嚴格的質量控制系統,VRLA電池的質量穩定,性能可靠。電壓、容量和密封在線上進行100%檢驗。


安全認證


所有VRLA電池均通過UL安全認證。


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鉛酸蓄電池使用


備用電源


*電信


*太陽能系統


*電子開關系統


*通訊設備:基站,PbX,CATV,WLL,ONU,STb,無繩電話等


*后備電源:UPS,ECR,電腦后備系統,Sequence,ETC等


*緊急設備:應急燈,火警盜警,防火閘


主電源


*通訊設備:收發器


*電力控制機車:采集車,自動運輸車,電動輪椅,清潔機器人,電動汽車等


*機械工具啟動器:剪草機,hedgetrimmers,無繩電鉆,電動起子,電動雪橇,等等


*工業設備/儀器


*攝像:閃光燈,VTR/VCR,電影燈等


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三、鋰離子電池和鉛酸蓄電池差別比較


我們了解,一般比較儲能產品要從重量能量密度、體積能量密度、使用壽命、價格、適用性、國家政策等角度來進行:


重量能量密度


目前的鋰離子電池能量密度一般在200~260wh/g,鉛酸一般在50~70wh/g,那么重量能密度鋰離子電池就是鉛酸的3~5倍,這就意味著相同容量的情況下,鉛酸蓄電池是鋰離子電池的3~5倍,所以在儲能裝置輕量化上,鋰離子電池占居絕對優點。


體積能量密度


鋰離子電池的體積容量密度通常是鉛酸蓄電池的1.5倍左右,所以相同容量的情況下,鋰離子電池比鉛酸蓄電池體積要小30%左右。


使用周期


目前較為流行的材料體系是三元和鐵鋰,三元動力型鋰離子電池循環次數通常在1000次以上,磷酸鐵鋰離子電池的循環次數在2000次以上,鉛酸蓄電池的循環次數通常惟有300~350次左右,所以鋰離子電池的使用壽命是鉛酸蓄電池的3-6倍左右。


價格


目前鋰離子電池在價格上較鉛酸要貴,約莫是3倍左右,但是結合使用壽命分解,投入相同的成本,依然是鋰離子電池使用周期要長一些。


適用性


鋰離子電池因為安全性較鉛酸蓄電池要稍差,所以在使用中要做好各種安全防止工作,比如戒備外力或事故對鋰離子電池造成損壞,因為這可能會引起著火或爆炸;目前鋰離子電池的溫度適用性也很好,所以在其他適應性方面,鋰離子電池也毫不遜色于鉛酸蓄電池。


使用場合


鉛酸蓄電池:汽車啟動,電動汽車電池,


鋰離子電池:手機,電腦,電動工具,今朝也用于電動汽車電池。


內部材料


鉛酸蓄電池正負極為氧化鉛、金屬鉛、電解液為濃硫酸,


鋰電正負極為鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/錳酸鋰、石墨、有機電解液。


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