锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王? - 361图书馆
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时值第十二届人大常委会召开,“新能源”、“环保”、“可持续发展”等主题被各位代表委员频频提起,成为了十二大的新热点之一。伴随着十二大的最新指导方针,新能源产业在中国的崛起已经是无可阻挡的大势,人们关注的问题也不再只是‘新能源产业何时崛起?’而是更加现实的‘新能源汽车,要使用什么动力?”

锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王?

别笑,这是一个很严肃的问题。和传统燃油车不同,新能源汽车使用的电池目前有着两大方向:三元锂电池和铅酸复合电池,两种电池都有着广泛的粉丝群体和车企名单支持,锂电池PK铅酸,将来谁会占上风?

要讨论这个问题,首先要了解,什么是锂电池?什么是铅酸电池?

铅酸电池(VRLA)

锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王?

铅酸电池,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。

VRLA电池是这样设计的:在电池中,一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中,以此增加负极吸氧能力,阻止电解液损耗,使电池能够实现密封。经历了近150年的发展历程,铅酸蓄电池在理论研究方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用,在新能源领域也不例外。

锂电池

锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王?

锂电池则是指的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。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,锂电池才逐渐成为新能源的一种选择方向。

锂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。 

从上面的对比中,我们可以得知,和铅酸电池相比,锂电池历史更短、生产难度更高、产业更不成熟。那么是不是就能断定锂电池将会败给铅酸电池呢?别着急,我们再来看看成本的对比。 

锂电池成本

我们先来看看锂电池成本构成。据业界数据,锂电池总成本的70-80%左右为材料成本,其余为设备、人工、维护、能耗等成本。1千瓦时锂电池大约需要用到2.3~2.5kg正极材料,1.3~1.4kg负极材料、2.1kg电解液和23平方米隔膜。根据中国储能协会的数据,我们可以参考以下表格得出结论,在最理想的情况下,锂电池未来一年内的降幅后(降幅为20%)价格约为1200人民币/千瓦时,即172美元/kwh。

锂电池成本下降的大约一半可以归功于锂电池能源密度的提高,虽然能源密度仍有改善的空间(提高6-8%),但是原材料成本不降反增的情况下,锂电池成本不可能继续大幅度下降。预计锂电池的“地板”(最低)成本在150美元/千瓦时(甚至200美元/千瓦时),难以企及100美元/千瓦时的目标。 

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铅酸电池成本

作为锂电池的对比对象,铅酸电池的主要组成部分是铅极板,也是价值最贵重的部分。今天的铅价在20000元/吨上下,我们来计算一下电池成本:极板加工费5500元/吨,合25500元/吨,即25.5元/公斤。单一极板成12.25元/斤。一组48V12AH电池,可供电0.576/千瓦时。每只电池极板约6.3斤,极板成本就是77元/只,一组电池308元成本。加上塑壳及其他辅料、管理成本、包装费、运输费、售后费、设备折旧等等(按40元/组计算),当铅价在20000元的时候,一组电池的成本在360元以上。成本如上所算,还有厂家的利润,代理商的利润,因此目前48V12AH的铅酸电池合理的批发价是400-450元/组,换算成锂电池的单位,即低于900元/千瓦时,和1200元/千瓦时的锂电池相比,价格相差25%以上。

根据日本经济产业省的数据,由于全球储能生产规模的不断扩大,尤其是中国不断增加的锂电池生产基地,锂电池的成本在过去20年里每年平均下降10%。从上个世纪90年代中的2472美元/千瓦时降至2010年的440美元/千瓦时,按照这个数据进一步推算,锂电池的价格在三年内将达到1000元/千瓦时附近,才能和铅酸电池‘现在的价格’进行竞争。而铅价在这一年里却未必能保证不降价,在价格这一项,锂电池完败。

锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王?

更高的生产成本,更多的技术要求,锂电池从两个方面都输给了铅酸电池,看起来在新能源产业毫无发展前景,那么为什么会有那么多的车企选择锂电池而非铅酸电池呢?我们以市面上最常见的三元锂电池为例,和铅酸电池甚至同种的锂电池相比,三元锂电池的重量能量密度要明显高于其他种类电池,约为120瓦时/kg,这就意味着同样重量的三元锂电池与其他电池相比,其续航里程要多很多。而铅酸电池的效能只有35瓦时/kg,变换效率相差整整四倍(在最新研制出的超威黑金电池上,成功实现了效率提升15%,让这一数值达到50瓦时/kg)。在需要长途旅行的车型上,变换效率的巨大差异,就成了车企选择锂电池而非铅酸电池的关键。

所以,虽然锂电池无论是价格还是技术成本都远高于铅酸电池,但是由于变换率的巨大差异,铅酸电池在高续航的要求下并不足以胜任,相同的问题同样体现在高速车的领域。实际上,这就是为什么现在会存在一定数量的锂电池车企的根本原因。当一家车企决定进入新能源领域时,无论是出于重量还是续航的考虑,选择高速车就无可避免的要选择使用锂电池,而相对较高的成本并不足以弥补锂电池和铅酸电池的这方面差异。

另一方面,铅酸电池由于其低廉的价格,悠久的历史,已经建立起了相当完善的购买和维修市场,普及到了各大城市和乡镇。在任何一个地区,一旦铅酸电池出现故障或电源耗尽,通过推车形式,不到10分钟的路程就可以轻易找到维修店,处理好故障或补充好电源,让车辆继续行驶到目的地,而锂电池的维修时间和方式,至今都是让消费者诟病的一大问题。这方面的优势使得无需考虑高速车领域的车企毫不犹豫的选择了铅酸电池作为自己的研发和主攻方向,锂电池更高昂的成本和复杂的维修条件让这些车企选择远离它。 

锂电池VS铅酸电池,谁是未来真正的电池之王?

编者按:综上所述,我们可以得到结论。锂电池和铅酸电池,在未来一段时间内都会各领风骚,在新能源汽车领域,选择什么电池都有自己特有的优势:如果你要进行长途旅行、在城市之间的高速公路上肆意奔驰,那么锂电池动力是你必须的选择,它们高效、轻便而且续航更长,是高速车型最好的伙伴;但如果你选择在城市内生活,在公司和家里两点一线,铅酸电池动力才是你最好的朋友,它们回收方便、维修方便而且更加的便宜,是低速车型亲密的伴侣。

 

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