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铅酸蓄电池是否会被锂电池取代?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-08 浏览次数:7

铅酸电池生命力旺盛,可以有新的作为
杨院士介绍,铅酸电池经历150年而不衰,在镍-镉电池、镍-氢电池、锂离子电池等新型电池相继上市的几十年中,仍能牢固地占据大部分市场份额;我国电动自行车年产近2000万辆,绝大多数配用铅酸电池;全世界的各种内燃机车,每一辆都用一块铅酸电池,这绝非偶然。除了其技术成熟、廉格低价、安全性高等传统的突出优点外,与它近些年在竞争中发展了许多新技术密切相关,如三维及双三维结构电极和全密封式、管式、水平式等新结构;使用新的铅合金电极,可促进比能量逐渐提高,循环寿命可长达4500次(70%DOD)。铅酸“超级电池”也是其中的一种最新技术。所以说,铅酸电池没有过时,铅酸电池有新技术。
什么是铅酸“超级电池”?所谓铅酸“超级电池”,UltraBattery,是将超级电容器与铅酸电池的并联使用(可称“外并”),进化为“内并”(lead-acidbatterywithacarbonsupercapacitorcombination),就是将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势融合到铅酸电池中,在保持“外并”提高功率、延长电池寿命优点的同时,又能简化电路,提高比能量,并降低总费用。它在我国已经大发展的电动自行车和正在启动的电动汽车中,将产生巨大的经济效益和社会效益。铅酸“超级电池”的关键技术有二,一是适合于硫酸电解液的高性能电容炭材料,二是电容炭与铅负极的复合。
在综合了各种新技术后,铅酸电池的比能量可以提高到60-80wh/kg,功率可以提高到600-700w,这已经接近锂电池的技术指标。
863计划应该支持铅酸电池的技术发展
最近,美国总统奥巴马宣布,拨款24亿美元支持美国48个项目发展“下一代电池和电动车”生产,其中就包括了铅酸电池,分别安排3430万美元和3250万美元支持两家公司发展铅酸“超级电池”项目。令人瞩目的是,该计划没有提到氢电池和燃料电池。
杨裕生院士呼吁这“外来的和尚会念经”,能够感动中国的“菩萨”,不再对铅酸电池存有偏见,应该扎扎实实地支持一把铅酸电池。杨院士建议中国863计划应该明确支持铅酸“超级电池”,不宜迟疑。为此,他建议政府拿出4500万人民币(相当于美国的1/10),支持2、3个产-研组合,再加上企业的1:1配套资金,用两年的时间研制铅酸“超级电池”及其电容炭,并形成一定规模的生产能力。这也是应对金融危机、拉动内需的最好举措之一。
锂电池是未来的发展方向,但技术仍然有待提高
杨院士认为锂电是个很好的发展方向,但目前首先要解决安全性和合格率问题。
锂电的安全性一直为大家所担心。2009年手机锂电池在中国发生爆炸7次,死3人,从技术上来讲,手机锂电池相对简单,没有串联、并联的问题。据了解,手机锂电池的能量大概是2wh,按照国际上的统计,爆炸的概率是千万分之一,而一辆公交车锂电池的能量大概是20万wh,如果按瓦时数和手机锂电池相比,爆炸的概率可能会是百分之一,这是不容忽视的问题。锂电池行业要真正解决电池的安全问题,否则将来后果不堪设想。到底是好看重要,还是安全重要,行业人士要重视。
第二个是锂电池的合格率问题。除了大容量锂离子动力电池的技术要提升外,还要进一步提高正品率。
纯电动汽车最为节能减排
发展电动汽车的瓶颈是观念,而不是单纯的技术。在各类电动汽车中,纯电动汽车的优势最大:一是不用油,100万辆纯电动轿车每日约可替代汽油1万吨;二是无污染;三是全费用(车价+能源价)有可能低于燃油汽车;四是结构简单,无油路和水路,使用、维修方便;五是电池可在夜间利用廉价“谷电”和现成的电网线路充电,既推销了“谷电”(主要是核电和风电),替电网“分散调峰”,又可节省大量建设储能电站的经费。
我国应该跨越式、优先发展一次充电可行驶150-200公里左右的纯电动汽车。
另外,应用于电动汽车的各种动力电池都有发展空间,各种电池要“各展所能,公平竞争”。
铅酸电池在新能源规模储能领域的竞争中具有优势
谈到中国的新能源发展,杨院士指出,铅酸电池在规模储能领域的竞争中具有优势。在新能源储能电池领域,其业内人士已经完成了铅酸电池用于长循环寿命电力储存系统试验。该系统与总的供电系统相连,进行调峰运行。试验的电力储存系统,3个机组最大功率分别为100kW、100kW、400kW,连续运行了两年半,没出现电池电压的下降、电压差异的增加等问题,系统运行良好。确认了铅酸电池电力储存系统的实用性。
同时,新能源储能电池的发展必须要考虑成本和寿命,铅酸电池性能稳定,价格便宜。中国防化研究院军用化学电源研究与发展中心已研究军用电池十年,积累了电池需求论证、总体研究、技术开发的经验,特别关注大规模储能电池技术的发展,尤其推荐铅酸电池在此领域的应用。
铅酸电池行业要注重防治铅的污染
人们一说到铅酸电池,往往必说铅有污染环境的问题。其实铅酸电池是所有电池中回收率最高的品种,而且大企业生产过程对铅也已有严格控制。要切实解决的是铅矿开采冶炼中和废电池再生中的铅、酸污染;只要环保部门认真负责抓紧,企业重视落实环保措施,问题并不难解决。
目前铅电池行业要努力实现从铅的开采、电池生产、旧电池回收利用的全封闭操作,这样可以最大限度地减少铅的污染。核电为什么没有污染环境的担心,因为核电的原料铀从开采到回收,整个过程的环保都做得很好。铅酸电池产业链可以借鉴核电生产的经验。
另外新的铅酸“超级电池”内的用铅量比现有铅酸电池大为减少,使用寿命延长又能减轻再生的工作量,这些均直接有利于减轻铅的污染。
铅酸电池的生产设备要实现国产化
最后,杨院士谈到铅酸电池的设备国产化问题。他说,现在新型铅酸电池(比如管式电池)和旧电池回收业务的设备很多还是采用进口设备。进口设备价格昂贵,妨碍了大规模推广应用。中国的电池企业在进口生产设备后,一定要考虑尽快实现设备的国产化。进口设备国产化是个很好的商机,也是推动中国电池行业技术进步的机会。设备的价格降下来后,企业都可以采用先进的不产生污染的设备。希望中国铅酸电池行业人士一起努力,在从开采到旧电池回收整个过程中,尽早有计划地推动设备的国产化。
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