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锂电池对比铅酸电池,那种电池更适合电动车?

2017-10-13 [责任编辑:wenwei]
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【导读】众所周知,电动车的供能主要依靠于电池,而电池又分两种——铅酸电池和锂电池,关于这两种电池的优缺点的争论从来没停止过,今天笔者就给大家分析一下,铅酸电池与锂电池,到底谁更适合电动车。
 
近几年,随着新能源概念的普及,电动自行车成了千家万户的首选,据不完全统计,目前为止,我国电动两轮车的保有量已经突破了3000W辆,预计到2018年我国电动两轮车的保有量将突破4000W辆。车辆的增多带来的问题也不少,首先就是交通问题,很多骑行电动车的驾驶员都存在不遵守交通规则的情况,导致车祸不断,后果也十分惨重。
 
其次便是电动车的回收再利用的问题,众所周知,电动车的供能主要依靠于电池,而电池又分两种——铅酸电池和锂电池,关于这两种电池的优缺点的争论从来没停止过,今天笔者就给大家分析一下,铅酸电池与锂电池,到底谁更适合电动车。文章开始前我们先来了解一下何为铅酸电池,何为锂电池!
 
何为铅酸电池?
 
铅酸电池(VRLA),是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。
 
锂电池对比铅酸电池,那种电池更适合电动车?
铅酸电池结构图(图片来源于网络)
 
一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等
 
何为锂电池?
 
“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。
 
所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。
 
锂电池对比铅酸电池,那种电池更适合电动车?
锂电池结构图(图片来源于网络)
 
电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
 
铅酸电池优缺点

优点:
 
价格便宜,同时自带可回收再利用属性,在用坏之后可以去电动车店里以旧换新,补差价便可换一组新的电池,把损失降到最低,对使用者是个不小的福利。“抗击打”能力强,即使摔坏稍微修补一下就能继续使用。
 
缺点:
 
首先就是铅酸电池的体积和重量都很大,重量一般在16-30kg,其次是铅酸电池一般情况下深充深放电在400次以内,有记忆,使用寿命在2年左右(大多情况下在1.5年以内)。并且铅酸电池里面包含液体,电池消耗一段时间后,如果发现电池发烫的厉害或者充电时间变的短了,就需要补充液体。
 
锂电池优缺点

优点:
 
体积小、重量轻,综合对比铅酸电池,锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量约是铅酸电池重量的1/3。相同体积的锂电池更比铅酸电池的容量要高,体重的降低使得电动车续航能力增加大概10%左右。
 
充放电方面,锂电池耐用性较铅酸电池强,在常温下使用,锂电池可以连续充电48小时不会出现电池膨胀漏液破裂等事故,容量保持在95%以上。并且在专用充电器下,可以进行快速充放电。深充电深放电超过500次,而且还是无记忆,一般寿命基本在4到5年左右。
 
缺点:
 
锂电池的制作成本高,制作设备昂贵人工成本占到制作成本的40%左右,价格大概是铅酸电池的三倍左右。并且锂电池的回收价值不高,国内的回收环境也比较混乱,大部分锂电池用坏了只能扔了,或者找个地方埋了。
 
而劣质锂电池,在电动车这种密封条件不是太好,容易潮湿导致接触不良等原因引发可能存在的安全隐患。
 
介绍完铅酸电池和锂电池的电池构造和优缺点后,笔者来给大家细算一下更换的成本,看看到底是铅酸电池的投入成本高,还是锂电池的投入成本高。
 
我们在2017年8月开展了一次8款电动车横评活动,其中绿源的小龟在续航测试中,以平均时速21.49km/h,续航59.2km,而它的电池容量就是我们常见的60V 20Ah,电机功率为800W。接下来我们都以这辆车的电池容量和电机功率为基础进行对比。
 
铅酸电池使用寿命:
 
按照相关资料显示,2015年北京上班族通勤距离单程平均在19km左右,而到了2017年这个数据只多不少。
 
以笔者为例,我的上下班往返通勤距离总共在50km左右,如果我骑行一款标配60V 20Ah,电机功率为800W的电动车上下班通勤,时速保持在30km/h,那么我一天就能消耗掉一次循环充放电。
 
按照一个月21个工作日来计算,再加上双休日及节假日的散碎骑行时长,一年内这款电动车的循环充放电大约在300次左右,而前文我们便介绍过,铅酸电池的使用寿命在400次循环充放电,所以在这样高频次骑行情况下,一块铅酸电池的寿命最多一年半。
 
锂电池使用寿命:
 
锂电池平常我们接触的就非常多了,以手机为例,一部手机在使用1-2年后,续航能力虽不如以前,但很少有人会在两年内考虑更换电池。
 
众所周知,我们的手机都是在电量低于20%的时候发出警示,大部分人都会在这个时候选择为手机充电,而从20%-100%充满我们只使用了0.8次循环充放电,按照这个频率我们两年内对锂电池的循环充放电次数为36520.8=584次。
 
锂电池对比铅酸电池,那种电池更适合电动车?
iPhone 4手机电池损耗情况
 
笔者在网上找到了两个锂电池循环充放电的例子,一张截图显示的是一块1420mAh的iPhone 4锂电池完成482次循环充放电后,电池剩余电量1147mAh,较比出厂容量衰减了20%
 
锂电风暴实测不同电芯锂电池500次循环充放电后容量损耗
 
另外一个则是来自名为“锂电风暴”的微博提供的数据,从提供的对比数据来看不同电芯类型的锂电池在经历500次充电循环后的寿命衰减,除了其中一种外,其余电芯均能维持80%以上的剩余容量,力神的磷酸铁锂更是基本没有衰减。
 
本文总结:
 
有人可能会说笔者的成本论略有瑕疵,按照笔者的推论虽然铅酸电池更换成本提高了,但是每次更换后,电动车的续航可是满血复活了,而锂电池虽然没有更换,但是随着电池容量的不断缩减续航是大不如以前的。
 
虽然这样的说法也有其一定的道理,但是笔者要给大家算的经济账是在电动车还能正常行驶的情况下,铅酸电池和锂电池的更换成本。
 
所以,综上所述,如果你买了一台电动车只骑行了一年就换掉,那么选购采用铅酸电池的电动车是比较划算的,如果你不考虑换车,那么从第二年更换电池开始,铅酸电池的低成本优势就变得微乎其微,等到了第三年再次更换电池的时候,铅酸电池的成本就明显超过了锂电池。
 
(来源:中关村在线)
 
 
 
 
 
 
 
 
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关键字:产业前沿 电源管理 汽车电子 
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