摘要:鋰電池和鉛酸電池是目前使用較廣泛的兩種電池。那么這兩種電池有什么區別,哪個更好呢?下文將以鋰電池和鉛酸電池的區別為中心而展開的話題。
一、鋰電池簡介
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. 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,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。
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
二、鉛酸電池介紹
鉛酸電池(VRLA),是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;充電狀態下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。
一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V。在應用中,經常用6個單格鉛酸電池串聯起來組成標稱是12V的鉛酸電池。還有24V、36V、48V等。
鉛酸電池主要特性
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產生的氣體轉化成水,在使用VRLA電池的過程中不需要加水。
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
采用先進的生產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。
鉛酸電池應用
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,電動車等
*機械工具啟動器:剪草機,hedge trimmers,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、鋰電池和鉛酸電池區別對比
我們知道,一般對比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,鉛酸電池是鋰電池的3~5倍,所以在儲能裝置輕量化上,鋰電池占居絕對優勢。
體積能量密度
鋰電池的體積容量密度通常是鉛酸電池的1.5倍左右,所以相同容量的情況下,鋰電池比鉛酸電池體積要小30%左右。
使用周期
目前較為流行的材料體系是三元和鐵鋰,三元動力型鋰電池循環次數通常在1000次以上,磷酸鐵鋰電池的循環次數在2000次以上,鉛酸電池的循環次數通常只有300~350次左右,所以鋰電池的使用壽命是鉛酸電池的3-6倍左右。
價格
目前鋰電池在價格上較鉛酸要貴,大約是3倍左右,但是結合使用壽命分析,投入相同的成本,仍然是鋰電池使用周期要長一些。
適用性
鋰電池因為安全性較鉛酸電池要稍差,所以在使用中需要做好各種安全預防工作,比如防止外力或事故對鋰電池造成損壞,因為這可能會引起著火或爆炸;目前鋰電池的溫度適用性也很好,所以在其他適應性方面,鋰電池也毫不遜色于鉛酸電池。
使用場合
鉛酸電池:汽車啟動 ,電動車電池,
鋰電池:手機,電腦,電動工具 ,現在也用于電動車電池。
內部材料
鉛酸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。