锂电池与铅酸电池对比

一、动力锂离子电池与铅酸电池经济性比较目前，电动汽车采用的锂离子电池的经济性比铅酸电池差这一观点被认为是不正确的。 动力锂离子电池的购买费用仍高于铅电池，但购买费用从寿命内成本的折旧、有效能源和能效方面综合考虑，采用动力锂离子电池的经济性比采用铅电池具有更显着的优势。为便于讨论，将讨论条件设置如下：阀控铅酸蓄电池于2008年12月在国产电池市场报价： 150Ah/12V蓄电池980元/匹。85Ah/12V水平铅蓄电池2008年市场报价，民用品价格为1500元/匹，军用品价格为3500元/匹。 本文采用民用品价格(1500元/匹)。目前动力锂离子电池的价格大不相同。 根据目前市场情况，磷酸亚铁锂动力电池的Ah价格分别采用6.50元、7.00元、8.00元和10.00元。 锰酸锂动力电池采用每ah 10.00元、10.00元、14.00元、15.00元。 本文只比较150Ah/24V的电池组，不计算电子线路的费用。(一)采购费用比较；图1.1是各种150AH/24V电池组的购买费用的比较。在图1.1中，水平铅蓄电池以民生价格(85Ah/12V电池1500.00元)计算。 锰酸锂蓄电池以15.00元/Ah计算，磷酸亚铁锂动力电池以8.00元/Ah计算。考虑到当前锂离子二次电池的市场价格差异很大，表1显示了当前各种典型价格的150Ah/24V电池组价格与铅蓄电池的相对比较。表1150Ah/24V电池组购买成本比较(深色为当前可用价格)电池类型阀门控制铅电池水平铅电池锰酸锂动力电池磷酸亚铁锂动力电池6.50元/Ah1960元(国产)100%5294元/270%10588元/540%6825/348%7800/398%7.00元/Ah7350/375%8400/429%8.00元Ah8400/429%9600/490%10.00元/Ah10500/536%12000/612%12.00元/Ah12600/643%14400/735%14.00元/Ah14700/750%16800/857%15.00元/Ah15750/801%18000/918%表1表明，目前的磷酸亚铁锂动力电池与国产阀控铅蓄电池相比，价格仍高45倍，价格最高的锰酸锂动力电池比国产阀控铅蓄电池高8倍。(2)寿命比较图1.2是阀门控制铅蓄电池和动力锂离子电池的寿命(标准值)的比较。图1.2阀控铅酸蓄电池和动力锂离子电池的循环寿命(标准值)阀控铅酸蓄电池的额定循环寿命约为250个循环，水平铅酸蓄电池的循环寿命小于200个循环。 动力锂离子电池的额定寿命(容量降低到额定容量的80%时寿命结束):锰酸锂动力电池为800个循环以上的充放电循环； 磷酸亚铁锂动力电池具有1200个循环以上的充放电循环。 动力锂离子电池组装后的寿命与组装技术和产品性能有关。 如果组合技术和产品不能满足功率锂离子电池的要求，寿命将大大缩短。 如果成组技术和产品满足锂离子二次电池的要求，成组动力锂离子电池的充放电循环寿命就等于单电池的充放电循环。 本文作者将动力锂离子电池容量降至额定容量的60%时定义为工况寿命。 锰酸锂蓄电池的外壳寿命长于1200个充放电循环，是阀控铅蓄电池的5倍左右。 磷酸亚铁锂动力电池外壳寿命长于1600个充放电循环，是阀门控制铅蓄电池的6倍以上。(3)不同放电倍率下的电池容量图1.3是阀控铅蓄电池和功率锂电池在不同放电倍率下的容量比较图。图1.3阀控铅蓄电池和功率锂电池在不同放电倍率下的容量由图1.3可知，随着锂离子二次电池的放电增加，实际容量的降低较小的铅酸二次电池的放电电流的增加、容量的大幅度降低，代表值如表2所示。表2动力锂离子电池和阀控铅蓄电池在不同放电倍率下的容量放电率锂离子电池(Ah )铅电池(Ah )20I1赛季100%100%10I1战斗机100%91.4%5I1100%83.0%3I1战斗机100%75.4%2I1战斗机99%62.5%1I198%57.2%0.5I197%47.8%(4)电池使用的经济性比较“动力锂离子电池比阀控铅电池高”的看法直接影响动力锂离子电池的普及和产业发展。 正确评价和认识锂离子蓄电池和阀控铅蓄电池的经济性，对动力锂离子电池产业的发展具有重要影响。评价动力锂离子电池的经济性，不仅对电池的购买费用进行评价，而且对于全生命周期使用成本的经济性评价也具有更重要的意义。 其中，动力锂离子电池的购买费用单位电量(kWh )的摊销费用和电池维持费用、充电基础设施的建设和维持费用、充电和放电效率。 另外，对于电动车辆使用的电力电池，也需要分析能源效率。1 .锂离子和阀门控制密闭铅蓄电池在寿命期间内供给的总电量(kWh )的比较在电池使用成本的构成中，主要是将电池购买费用在寿命期间内提供的总能量除以电池购买费用。动力锂离子电池和阀门控制铅蓄电池在寿命期间内供给的总电量如表3和图1.4所示。表3蓄电池提供了寿命期间总能量(kWh )的比较电池类型阀控铅酸蓄电池水平铅蓄电池锰酸锂二次电池磷酸亚铁锂动力电池供给总能量kWh89646237304920相对百分比%100117九四二1241图1.4锂离子和阀控铅电池在寿命期间内供给的电量(kWh )2 .锂离子和阀控铅电池购买费用寿命期内每kWh的电能折旧费用(见表4和图1.5 )。表4锂离子和阀控铅电池的购买费用是寿命期间内每kWh的购买费用的折旧费用单位电池类型单价(元/AH )阀门控制铅酸蓄电池水平铅酸蓄电池锰酸锂动力电池磷酸铁锂动力电池6.504.9511.45/22.921.831.597.001.971.718.002.251.9510.002.822.44123.38143.94154.22现在的价格下各蓄电池寿命期间的蓄电池购买费用的每kWh的折旧额的比较如图5所示图1.5按当前价格摊销各种电池寿命期间每kWh的电池购买费用从图1.1可以看出，功率锂离子电池的购买费用仍然高于阀控铅蓄电池，但从表4和图1.5可以看出，功率锂离子电池的寿命期内每kWh的折旧费用明显低于阀控铅蓄电池。表4和图1.5没有计算电池寿命后的再利用价值。 铅蓄电池寿命结束后，除了能回收铅以外，不值得再利用。 电动汽车用动力锂离子电池使用寿命后也能供给额定电量的60%的电力。 在比能和再利用寿命方面，许多电池仍优于阀控铅蓄电池。 100Ah的锂离子二次电池寿命下降到60%时，车辆无法使用，但仍有60Ah的容量，相当于100Ah铅蓄电池超过3I3放电电流使用的实际容量，再利用的寿命比铅蓄电池长得多，用于光伏发电等固定电池时，其性能是新的阀门表5是10%的再利用价值，在耐用期后再利用的蓄电池的耐用期内计入了每kWh的购买费用的折旧比较。表5计入寿命期间后再利用的蓄电池寿命期间内每kWh的购买费用的折旧比较电池类型单价(元/AH )阀控铅酸蓄电池水平铅蓄电池锰酸锂二次电池磷酸亚铁锂二次电池6.504.9511.45至22.921.651.437.001.771.548.002.031.7610.002.532.2012.003.0414.003.5515.004.803 .充放电功率效率的比较进行经济性分析，蓄电池充放电效率是不容忽视的问题之一。 充放电电力转换效率是充电电力量(Wh )与输出电力量(Wh )之比。 充放电效率过低，直接充电费用增加。 动力锂离子电池充放电功率转换效率大于97%，铅蓄电池充放电功率转换效率约为80%左右。 动力锂离子电池的充电电费比铅蓄电池少17%左右。4 .运输能力的比较用于电动车辆动力电池的经济性分析时，必须考虑因电池重量的增加而造成的运输能力损失。 以11米的电车为例，采用160kWh的功率锂离子电池，电池组的重量约为1.8吨，采用阀控铅电池，重量超过6吨。