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鋰離子電池發(fā)展的障礙

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1006次  |  2020年06月05日  

鋰離子電池也存在許多缺陷:循環(huán)壽命短,充電電路復(fù)雜,對(duì)電池內(nèi)部保護(hù)電路的要求很高等,尤其對(duì)全密封鋁殼封裝的鋰離子電池來(lái)說(shuō),在其安全保護(hù)的設(shè)計(jì)上存在一個(gè)極其致命的缺陷。


一、資源緊缺


地殼中鋰元素的比例約為0.0065%,海水中鋰的總儲(chǔ)量達(dá)2600億t,但濃度太小,提煉困難。世界鹽湖鋰資源重要分布在智利、阿根廷、我國(guó)及美國(guó)?;◢弬ゾr鋰礦床重要分布在澳大利亞、加拿大、芬蘭、我國(guó)、津巴布韋、南非和剛果。印度和法國(guó)也發(fā)現(xiàn)偉晶巖鋰礦床,但是不具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值,目前世界上只有少數(shù)國(guó)家擁有可經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用的鋰資源。


中南大學(xué)化學(xué)電源與材料研究所所長(zhǎng)唐有根表示,即便是鋰的成本和安全性的問題全部解決了,今后用鋰離子電池替代汽油的話,也滿足不了全部需求,因?yàn)檫@相當(dāng)于用一種緊缺的資源去替代另一種緊缺的資源。


二、冶煉污染

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

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%

鋰離子電池中含有的六氟磷酸鋰、聚丙二乙烯(醇)等化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成有機(jī)污染。其含有的鈷等重金屬元素,也會(huì)對(duì)環(huán)境會(huì)造成危害,尤其是鈷,含量相對(duì)較高,屬于稀有貴重金屬,具有很高的回收價(jià)值。雖然鋰離子電池本身的污染并不嚴(yán)重,但鋰金屬在提取冶煉過(guò)程中,對(duì)環(huán)境的污染不亞于汽油出現(xiàn)的污染。金屬鋰的工業(yè)生產(chǎn)方法重要有熔鹽電解法和真空熱還原法。熔鹽電解法系采用氯化鋰為原料,在熔融電解槽內(nèi)電解時(shí)分解為金屬鋰和氯氣,在陰極析出鋰,在陽(yáng)極析出氯氣。電解進(jìn)行時(shí),氯化鋰離解為鋰離子,向陰極移動(dòng)并放電,形成的金屬鋰通過(guò)熔鹽逐漸上升到電解槽表面或到鋰收集室。在陽(yáng)極析出的氯氣通過(guò)熔鹽上升至出口排出或收集。該法的最大缺點(diǎn)是電解時(shí)出現(xiàn)氯氣污染嚴(yán)重,且產(chǎn)品質(zhì)量不易控制,生產(chǎn)成本高。


三、安全問題


專家認(rèn)為,市場(chǎng)上多半使用的高容量鋰離子電池由于化學(xué)成分的不同,在發(fā)生質(zhì)量問題時(shí),容易出現(xiàn)爆炸傷人事故。而相對(duì)安全的是鎳氫和鎳鎘電池。鋰元素過(guò)于活躍,它使用時(shí)不太安全,經(jīng)常會(huì)在充電時(shí)出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況,后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)型的鋰離子電池,加入了能抑制鋰元素活躍的成分,從而使鋰電提高安全標(biāo)準(zhǔn)和高效。在鋰離子電池發(fā)展過(guò)程中,因?yàn)椴捎玫恼?fù)極材料及其配方不同,出現(xiàn)過(guò)爆炸、燃燒等不安全現(xiàn)象。重要是負(fù)極采用金屬鋰,經(jīng)循環(huán)后出現(xiàn)枝晶,致使短路,出現(xiàn)燃燒爆炸;而正極材料采用鈷酸鋰或鎳鈷鋰等,其化學(xué)活潑性較高,在石墨負(fù)極的配合下,一旦出現(xiàn)高溫,容易發(fā)生爆炸燃燒。盡管實(shí)際發(fā)生的概率在十萬(wàn)分之一或百萬(wàn)分之一以上,但由于以手機(jī)及筆記本電腦等為主的電子消費(fèi)品數(shù)量極大,使用范圍極廣,因此累計(jì)發(fā)生的安全事故絕對(duì)數(shù)量使人們感覺很多。由于這些電子消費(fèi)品是人們?nèi)粘I钕喟?,不可或缺的用品,一旦發(fā)生安全問題,影響很大。鋰離子電池的安全設(shè)計(jì)過(guò)分依賴其內(nèi)部電子安全保護(hù)芯片,而沒有設(shè)置必要的物理安全保護(hù)措施。在充電以及使用的過(guò)程中,一旦出現(xiàn)其安全保護(hù)芯片失效的故障,后果是不堪設(shè)想的,輕則出現(xiàn)電池內(nèi)部氣體積聚引起電池體漲鼓現(xiàn)象,重則可能因?yàn)榘l(fā)生電池內(nèi)部短路等等異常而導(dǎo)致電池爆炸的悲劇發(fā)生。


四、成本問題


相關(guān)于鉛酸蓄電池,鋰離子電池用于電動(dòng)助力車的成本較高是一個(gè)突出的特點(diǎn),也是影響鋰離子電池大規(guī)模替代鉛酸蓄電池用于電動(dòng)助力車的關(guān)鍵。鋰離子電池的正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、電解質(zhì)等主材價(jià)格比鉛酸蓄電池高出很多,其組裝輔材和外部電路系統(tǒng)成本則是鉛酸蓄電池幾乎沒有的。雖然鋰離子電池由于能量遠(yuǎn)高于鉛酸蓄電池,因此單位功率的原輔材料成本并沒有表現(xiàn)出來(lái)的成本差距那么大,但是二者的材料成本差距確實(shí)存在,而且差距以倍數(shù)計(jì)。由于制作工藝的原因,鋰離子電池的人工成本比較高。在制造成本中,鋰離子電池的人工成本占40%以上,而鉛酸蓄電池的人工成本一般為10%~20%.鋰離子電池在生產(chǎn)中大部分過(guò)程是不可逆的,而鉛酸蓄電池是可逆修復(fù)的,因此鋰離子電池的總體合格率較低。鉛酸蓄電池使用之后的回收價(jià)值在40%以上,而鋰離子電池的回收價(jià)值幾乎是零。

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標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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