锂电池|铅酸电池|燃料电池， 哪种电池更堪大用？
来源：宝鄂实业
2019-03-27 21:07
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在小槑看来，三种电池都各有特点，虽然相对而然铅酸电池出现的时间最早，也早早就给套上了淘汰的帽子，但是凭借极低的成本和更加成熟的技术依然占据了市场一角。
所以小槑给大家科普一下，看看哪种电池更能代表新能源未来的发展方向。
锂电池 太子等着登基
锂电池严格意义上说不是新能源，甚至连能源也算不上，因为锂电池不像化学电池。化学电池本身就是能源，靠电池里的化学反应来产生电流，反应完了，电池的寿命也就结束了。
锂电池并非能源，但可以使得新能源变成可能。比如太阳能，只是白天有，就可以用电池储存下来，夜晚用。风能则因风量不定，电负荷也随之起伏。当风力大的时候发的电比较多，但不一定能用完，就可以储存下来，待风小的时候用。
在中国制造2025里面，政府层面首次将锂电池作为新能源写进报告中，也就是传说中的动力锂电池。
在中国制造2025里面，动力电池的能量密度目标是350瓦时 /公斤，对应配套的新能源汽车的数量到2020年时预计要100万辆，到2030年时预计200万辆。其背后的重要原因就是把动力电池与新能源革命联系在一起，这给动力电池产业提供了极大的发展前景。
那么什么是动力锂电池呢，度娘的解释是一类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，当前可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。其中锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，可极大的可满足消费类需求，至此，锂电池逐渐被人们所重视。
随着新能源汽车销量逐年增长，对于锂电池的需求量也在不断扩张。以2014年数据为例，按照锂离子电池展动力电池20%的渗透率来计算，锂离子电池市场规 模约为1.50万组，按照每组动力锂离子电池均价为5万元，市场总额约为7.48亿元。作为核心部件的锂电池迎来发展的大好良机，同时迎来了产业发展瓶 颈。
而且锂电池企业面临上游原材料不足、成本迅速上升的困境。锂电池原材料中最重要的碳酸锂，遭到市场炒作，使得价格迅速上游，半年内涨幅达到两倍。碳酸锂在锂电池的原材料成本占比中超过了50%的比例，因此碳酸锂价格半年内飙升两倍，锂电池总成本就相应上涨20%。
上游原材料供应不足，以及新能源汽车发展加大了市场需求量，导致了锂电池价格出现上扬，除此之外，人为因素同样不可忽视，市场专业投机力量介入，机构抱团乘机炒作，使得锂电池现货大涨。
尽管上涨幅度过快过大，但锂电池的发展前景依然被看好，尤其是今年国内新能源汽车保持快速发展，锂电池需求仍可能处于供不应求的状态，国内的锂电池企业将继续致力于扩产工作。
预计到2017年锂电池行业市场达到2300亿元左右，到2020年行业市场规模将达到6000亿元左右，锂电池行业市场仍有较大的上涨空间，未来前景乐观。
燃料电池 日韩偏爱但技术复杂
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和 电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是，它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。
而氢是燃料电池中的主要使用元素。狭义上讲我们现在所说的燃料电池一般等同于氢燃料电池。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高、可循环利用。而氢是 一种无色的气体，燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，因此氢作为燃料被认为将 会成为21世纪最理想的能源。
近几年，欧美日等地在政府大力扶持下，在氢燃料汽车研发方面均取得了一定成就，包括奔驰、通用、丰田等巨头企业更是纷纷布局。日本政府正在本国内大力推进 氢燃料电池车的发展。根据《新成长战略》规划，日本政府提出以下目标：包括氢燃料电池车在内的下一代环保车市场份额，将从2013年的约23%提升至 2030年的50%～70%。同时，为氢燃料电池车提供补贴，2025年使其售价与混动车持平，统一标准与国际接轨以促进其海外销售等举措被列为重点实施 项目。
本田的氢燃料电池车 Clarity 就将在今年晚些时候开始发售。这款车在去年 11 月份的美国洛杉矶车展亮相。
Clarity 的内饰长得挺好，但它的创新之处，还是在引擎盖下。不同于传统的汽车发动机或者全电动系统，Clarity 采用的氢燃料电池提供动力。这种先进的动力系统并不是第一次使用——本田在 2005 年就开始销售氢燃料电池车，在美国、德国和日本已经卖了好几年。简单来说，燃料电池汽车将氢燃料转化为电能，唯一的排放物是水，超级环保。但说起来简单， 实际做却挺难的。
本田汽车部门执行副总裁约翰·孟德尔（John Mendel）说：「Clarity 氢燃料电池汽车是一款颠覆性的产品，它提供不折不扣的零排放用户体验，无论是性能、实用性、里程还是充电速度都可以与今天的汽油汽车媲美。」
但是说老实话对于像这类新能源车，我的第一想法就是“贵”，专门为富豪们服务的车，像我们这种平常老百姓也只能是远观不能亵玩。
而且氢燃料车目前就推广而言与现实还存在较大差距。燃料电池生产成本很高，而加氢站的建设甚至比锂电池电动汽车的充电站更难。除此之外，氢气有爆炸的隐患且氢气来源渠道有限。
目前而言，氢燃料电池汽车(FCV)在与传统的燃料汽车与电动汽车的竞争中优势不大，预计到2027年，FCV在车市中的占有率甚至不到0.1%。对于氢 燃料电池汽车，目前的客户只有三种选择：丰田Mirai、现代途胜FCV、本田Clarity，而且这些车仅限于日本、美国加利福尼亚州、韩国和几个其他 小型市场。
思迈汽车信息咨询公司预期2027年会有17款FCV上市，包括几家欧洲汽车制造商的产品。但是对FCV的整体预测是年销量仅达7万辆，不足市场份额的0.1%。
“在业界有这么个说法，没有能源站，就没法卖车，”丰田常务董事佐藤康彦说，“丰田完全不想做一个能源公司，所以想联合各家能源公司一起做这场生意。”他说的的确是实话。
铅酸电池 很意外的没有淘汰
铅酸电池听起来更像一个从远古来的产物，但是有一点你绝对想不到，目前市场上80%以上的新能源汽车使用的是铅酸蓄电池，锂电池使用率普遍较低，一定意义上来讲，新能源汽车的发展更大程度上将拉动铅酸蓄电池的消费。
锂电池使用率普遍较低，原因在于锂电池目前在动力电池方面技术还不够成熟，安全性有待提高；另外目前锂电池高新技术依赖进口，价格相对铅酸蓄电池较为昂贵，难以得到普及。所以目前一定意义上来讲，新能源汽车的发展更大程度上将拉动铅酸蓄电池的消费。
我们目前上市的电动车使用铅酸电池，不是电动车企业蠢，不知道采用新技术，而是在目前能量产能供货的电池中，只有这种是可用靠谱的，其他或者是技术不成熟，或者是产业链无法配套的、或者是成本太高无法商用。
所以说，铅酸电池还没有推出历史舞台，相反却逆势占据主角位置一定程度上来说来说是一种市场向技术妥协的结果。
还有一点值得注意的是，一直以来，电池成本居高不下都成为制约新能源汽车发展的主要问题之一，即使享受着高额的国家补贴，电动汽车动辄20万元以上的售价也仍让很多消费者觉得难以承受。然而，讽刺的是，在三、四线城市的大街上，却充斥着大量的廉价电动汽车。
铅酸电池一般应用在低速和城市短途电动车上，虽然铅酸电池能量密度低，但由于成本不高，售价低廉，在中小城市极为畅销。不过，这些电动汽车的续航里程很难达到100公里以上。此外，而国家对此并未明文禁止，所以对于这类电动汽车的态度，也视各地方政府而定。
蓄电池投进使用后，必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使蓄电池贮存电能及时地恢复容量，以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验蓄电池容量参数，及促进电极活性物质的活化反应。蓄电池充电和放电状况的好坏，将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命。目前对蓄电池充电的方法很多，选择科学公道的充电方法将会大大进步蓄电池的维护效果。
1、恒定电流充电法
在充电过程中充电电流始终保持不变，叫做恒定电流充电法，简称恒流充电法或等流充电法。在充电过程中由于蓄电池电压逐渐升高，充电电流逐渐下降，为保持充电电流不致因蓄电池端电压升高而减小，充电过程必须逐渐升高电源电压，以维持充电电流始终不变，这对于充电设备的自动化程度要求较高，一般简陋的充电设备是不能满足恒流充电要求的。恒流充电法，在蓄电池最大答应的充电电流情况下，充电电流越大，充电时间就可以缩短。若从时间上考虑，采用此法有利的。但在充电后期若充电电流仍不变，这时由于大部分电流用于电解水上，电解液出气泡过多而显沸腾状，这不仅消耗电能，而且轻易使极板上活性物质大量脱落，温升过高，造成极板弯曲，容量迅速下降而提前报废。所以，这种充电方法很少采用。
2、恒定电压充电法
在充电过程中，充电电压始终保持不变，叫做恒定电压充电法，简称恒压充电法或等压充电法。由于恒压充电开始至后期，电源电压始终保持一定，所以在充电开始时充电电流相当大，大大超过正常充电电流值。但随着充电的进行，蓄电池端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小。当蓄电池端电压和充电电压相等时，充电电流减至最小甚至为零。由此可见，采用恒压充电法的优点在于，可以避免充电后期充电电流过大而造成极板活性物质脱落和电能的损失。但其缺点是，在刚开始充电时，充电电流过大，电极活性物质体积变化收缩太快，影响活性物质的机械强度，致使其脱落。而在充电后期充电电流又过小，使极板深处的活性物质得不到充电反应，形成长期充电不足，影响蓄电池的使用寿命。所以这种充电方法一般只适用于无配电设备或充电设备较简陋的特殊场合，如汽车上蓄电池的充电，1号至5号干电池式的小蓄电池的充电均采用等压充电法。采用等压充电法给蓄电池充电时，所需电源电压：酸性蓄电池每个单体电池为2.4～2.8V左右，碱性蓄电池每个单体电池为1.6～2.0V左右。
3、有固定电阻的恒定电压充电
为补救恒定电压充电的缺点而采用的一种方法。即在充电电源与电池之间串联一电阻，这样充电初期的电流可以调整。但有时最大充电电流受到限制，因此随充电过程的进行，蓄电池电压逐渐上升，电流却几乎成为直线衰减。有时使用两个电阻值，约在2.4V时，从低电阻转换到高电阻，以减少出气。
4、阶段等流充电法
综合恒流和恒压充电法的特点，蓄电池在充电初期用较大的电流，经过一段时间改用较小的电流，至充电后期改用更小的电流，即不同阶段内以不同的电流进行恒流充电的方法，叫做阶段恒流充电法。阶段恒流充电法，一般可分为两个阶段进行，也可分为多个阶段进行。阶段等流充电法所需充电时间短，充电效果也好。由于充电后期改用较小电流充电，这样减少了气泡对极板活性物质的冲洗，减少了活性物质的脱落。这种充电法能延长蓄电池使用寿命，并节省电能，充电又彻底，所以是当前常用的一种充电方法。一般蓄电池第一阶段以10h率电流进行充电，第二阶段以20h率电流进行充电。各阶段充电时间的是非，各种蓄电池的具体要求和标准不一样。
5、浮充电法
间歇使用的蓄电池或仅在交流电停电时才使用的蓄电池，其充电方式为浮充电式。一些特殊场合使用的固定型蓄电池一般均采用浮充电方法对蓄电池进行充电。浮充电法的优点主要在于能减少蓄电池的析气率，并可防止过充电，同时由于蓄电池同直流电源并联供电，用电设备大电流用电时，蓄电池瞬时输出大电流，这有助于镇静电源系统的电压，使用电设备用电正常。浮充电法的缺点是个别蓄电池充电不均衡和充不足电，所以需要进行定期的均衡充电。
