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電動車選擇鋰電池還是鉛酸電池?

鉅大LARGE  |  點擊量:13130次  |  2018年04月27日  

摘要
近幾年,隨著新能源概念的普及,電動自行車成了千家萬戶的首選,據不完全統計,目前為止,我國電動兩輪車的保有量已經突破了3000W輛,預計到2018年我國電動兩輪車的保有量將突破4000W輛。車輛的增多帶來的問題也不少,首先就是交通問題,很多騎行電動車的駕駛員都存在不遵守交通規則的情況,導致車禍不斷,后果也十分慘重。

近幾年,隨著新能源概念的普及,電動自行車成了千家萬戶的首選,據不完全統計,目前為止,我國電動兩輪車的保有量已經突破了3000W輛,預計到2018年我國電動兩輪車的保有量將突破4000W輛。車輛的增多帶來的問題也不少,首先就是交通問題,很多騎行電動車的駕駛員都存在不遵守交通規則的情況,導致車禍不斷,后果也十分慘重。


其次便是電動車的回收再利用的問題,眾所周知,電動車的供能主要依靠于電池,而電池又分兩種——鉛酸電池和鋰電池,關于這兩種電池的優缺點的爭論從來沒停止過,今天筆者就給大家分析一下,鉛酸電池與鋰電池,到底誰更適合電動車。文章開始前我們先來了解一下何為鉛酸電池,何為鋰電池!


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


“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?;顫?,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。隨著科學技術的發展,現在鋰電池已經成為了主流。


電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制,現在只有少數幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。


鉛酸電池優缺點


優點:


價格便宜,同時自帶可回收再利用屬性,在用壞之后可以去電動車店里以舊換新,補差價便可換一組新的電池,把損失降到最低,對使用者是個不小的福利?!翱箵舸颉蹦芰?,即使摔壞稍微修補一下就能繼續使用。


缺點:


首先就是鉛酸電池的體積和重量都很大,重量一般在16-30kg,其次是鉛酸電池一般情況下深充深放電在400次以內,有記憶,使用壽命在2年左右(大多情況下在1.5年以內)。并且鉛酸電池里面包含液體,電池消耗一段時間后,如果發現電池發燙的厲害或者充電時間變的短了,就需要補充液體。


鋰電池優缺點


優點:


體積小、重量輕,綜合對比鉛酸電池,鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量約是鉛酸電池重量的1/3。相同體積的鋰電池更比鉛酸電池的容量要高,體重的降低使得電動車續航能力增加大概10%左右。


充放電方面,鋰電池耐用性較鉛酸電池強,在常溫下使用,鋰電池可以連續充電48小時不會出現電池膨脹漏液破裂等事故,容量保持在95%以上。并且在專用充電器下,可以進行快速充放電。深充電深放電超過500次,而且還是無記憶,一般壽命基本在4到5年左右。


缺點:


鋰電池的制作成本高,制作設備昂貴人工成本占到制作成本的40%左右,價格大概是鉛酸電池的三倍左右。并且鋰電池的回收價值不高,國內的回收環境也比較混亂,大部分鋰電池用壞了只能扔了,或者找個地方埋了。


而劣質鋰電池,在電動車這種密封條件不是太好,容易潮濕導致接觸不良等原因引發可能存在的安全隱患。


介紹完鉛酸電池和鋰電池的電池構造和優缺點后,筆者來給大家細算一下更換的成本,看看到底是鉛酸電池的投入成本高,還是鋰電池的投入成本高。


我們在2017年8月開展了一次8款電動車橫評活動,其中綠源的小龜在續航測試中,以平均時速21.49km/h,續航59.2km,而它的電池容量就是我們常見的60V20Ah,電機功率為800W。接下來我們都以這輛車的電池容量和電機功率為基礎進行對比。


鉛酸電池使用壽命:


按照相關資料顯示,2015年北京上班族通勤距離單程平均在19km左右,而到了2017年這個數據只多不少。


以筆者為例,我的上下班往返通勤距離總共在50km左右,如果我騎行一款標配60V20Ah,電機功率為800W的電動車上下班通勤,時速保持在30km/h,那么我一天就能消耗掉一次循環充放電。


按照一個月21個工作日來計算,再加上雙休日及節假日的散碎騎行時長,一年內這款電動車的循環充放電大約在300次左右,而前文我們便介紹過,鉛酸電池的使用壽命在400次循環充放電,所以在這樣高頻次騎行情況下,一塊鉛酸電池的壽命最多一年半。


鋰電池使用壽命:


鋰電池平常我們接觸的就非常多了,以手機為例,一部手機在使用1-2年后,續航能力雖不如以前,但很少有人會在兩年內考慮更換電池。


眾所周知,我們的手機都是在電量低于20%的時候發出警示,大部分人都會在這個時候選擇為手機充電,而從20%-100%充滿我們只使用了0.8次循環充放電,按照這個頻率我們兩年內對鋰電池的循環充放電次數為36520.8=584次。


iPhone4手機電池損耗情況


筆者在網上找到了兩個鋰電池循環充放電的例子,一張截圖顯示的是一塊1420mAh的iPhone4鋰電池完成482次循環充放電后,電池剩余電量1147mAh,較比出廠容量衰減了20%


鋰電風暴實測不同電芯鋰電池500次循環充放電后容量損耗


另外一個則是來自名為“鋰電風暴”的微博提供的數據,從提供的對比數據來看不同電芯類型的鋰電池在經歷500次充電循環后的壽命衰減,除了其中一種外,其余電芯均能維持80%以上的剩余容量,力神的磷酸鐵鋰更是基本沒有衰減。


本文總結:


有人可能會說筆者的成本論略有瑕疵,按照筆者的推論雖然鉛酸電池更換成本提高了,但是每次更換后,電動車的續航可是滿血復活了,而鋰電池雖然沒有更換,但是隨著電池容量的不斷縮減續航是大不如以前的。


雖然這樣的說法也有其一定的道理,但是筆者要給大家算的經濟賬是在電動車還能正常行駛的情況下,鉛酸電池和鋰電池的更換成本。


所以,綜上所述,如果你買了一臺電動車只騎行了一年就換掉,那么選購采用鉛酸電池的電動車是比較劃算的,如果你不考慮換車,那么從第二年更換電池開始,鉛酸電池的低成本優勢就變得微乎其微,等到了第三年再次更換電池的時候,鉛酸電池的成本就明顯超過了鋰電池。


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