鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2808次 | 2022年04月29日
膠體蓄電池好還是鋰電池好,哪種更適合電動(dòng)汽車用?
膠體蓄電池也是鉛酸蓄電池的一種,對液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn),用膠體電解液替代了硫酸電解液,從而在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面有所改善。目前,膠體蓄電池被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、通信、汽車、應(yīng)急照明等領(lǐng)域,為何它這么受歡迎呢?下面我們一起來分析下膠體蓄電池的技術(shù)原理,揭開它走紅的面紗。鉛酸蓄電池問世至今,一直被人類廣泛的利用于各個(gè)領(lǐng)域。普通鉛酸蓄電池使用一段時(shí)間后,電解液水分降低導(dǎo)致硫酸濃度發(fā)生變化,后期加水維護(hù)繁瑣;另一方面,充電過程中酸霧析出,對環(huán)境和設(shè)備造成一定危害,為了將電解液牢牢鎖住,膠體電解液的鉛酸蓄電池應(yīng)運(yùn)而生。起初膠體蓄電池使用水玻璃制成電解液,將其直接加到干態(tài)蓄電池中,這樣有效的固定了電解液并減少酸霧析出,但電池容量要低20%左右,因而沒有發(fā)展起來。直到上世紀(jì)80年代,我國逐步引入德國陽光公司的膠體電池,才使膠體電池受到廣泛關(guān)注。
一般來說,電解液呈膠態(tài)的鉛酸蓄電池通常稱之為膠體電池,最簡單的方法是在硫酸中添加膠凝劑,使硫酸電解液變?yōu)槟z態(tài)。
膠體蓄電池與普通鉛酸蓄電池的差別,從最初理解的電解質(zhì)膠凝,進(jìn)一步發(fā)展至電解質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)特性,以及在板柵和活性物質(zhì)中的應(yīng)用推廣。例如非凝固態(tài)的水性膠體,從電化學(xué)分類結(jié)構(gòu)和特性看同屬膠體電池;另如在板柵中結(jié)附高分子材料,俗稱陶瓷板柵,亦可視作膠體電池的應(yīng)用特色。
膠體電池的基礎(chǔ)工作原理與普通鉛酸蓄電池相同,但其電池內(nèi)的硅凝膠是以SiQ質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它將電解液包在內(nèi)部,當(dāng)電解液灌注的硅溶膠變成凝膠后,骨架進(jìn)一步收縮,使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間,給正極析出的氧供應(yīng)了到達(dá)負(fù)極的通道。不難看出,膠體蓄電池與AGM蓄電池的密封工作原理是相同的,差別在于電解液的固定方式和供應(yīng)氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同。
鋰離子電池基本結(jié)構(gòu)重要材料:正極、負(fù)極、電解液、隔膜,’結(jié)構(gòu):圓形、方形;疊片、卷繞,形態(tài):聚合物(軟包裝)、液態(tài)鋰離子(鋼殼)鋰離子電池工作原理正極材料:LiMn2O4,負(fù)極材料:石墨充電時(shí)正極的Li+和電解液中的Li+向負(fù)極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負(fù)極的碳素材料中。放電時(shí)鑲嵌在負(fù)極碳素材料中的Li失去電子,進(jìn)入電解液,電解液內(nèi)的Li+向正極移動(dòng)。
鋰離子電池組成原理;①正極構(gòu)造LiMn2O4(錳酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)正極②負(fù)極構(gòu)造石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(銅箔)負(fù)極電源給電池充電,此時(shí)正極上的電子e從通過外部電路跑到負(fù)極上,正鋰離子Li+從正極跳進(jìn)電解液里,爬過隔膜上彎彎曲曲的小洞,游泳到達(dá)負(fù)極,與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。正極上發(fā)生的反應(yīng)為LiMn2O4==Li1-負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為6C+XLi+Xe==LixC6
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
xMn2O4+Xli++Xe(電子)
其實(shí),關(guān)于這個(gè)問題,沒有絕對的肯定性。
與蓄電池相比,鋰離子電池的平均電壓更高,其能量密度高,換言之,同等大小的電池,鋰離子電池容量更多。另外,鋰離子電池相對輕巧,攜帶方便,而壽命相對要長很多。此外,鋰離子電池的高低溫適應(yīng)性更強(qiáng),受溫度影響因素較小,且更加綠色環(huán)保。
當(dāng)然,鋰離子電池也有三個(gè)缺點(diǎn),其安全穩(wěn)定性相對而言比較差,要是操作不當(dāng),很容易發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。另外,鋰離子電池不能大電流放電且生產(chǎn)要求條件高,成本更高。
鋰離子電池產(chǎn)品出現(xiàn)是電動(dòng)汽車行業(yè)進(jìn)步的變現(xiàn),雖然,鋰離子電池有很多優(yōu)勢,但以目前而言,電動(dòng)汽車還是以蓄電池為主,其重要的因素是技術(shù)的不完善。鋰離子電池要代替蓄電池,技術(shù)必須要達(dá)到相匹配的高度,同時(shí)得提高性價(jià)比,這樣才能被更多人接受。