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什么是锂电池,锂电池,铅酸电池与电动车到底结了什么缘

来源:宝鄂实业    2019-03-31 12:45    点击量:
自1834年美国托马斯·达文波特(Thomas Davenport)创造出世界上第一辆直流电机驱动的电动车开始,算一算截止目前电动车的发展已经历经了186年的光景。第一辆燃油车要比电动车晚了将近50年,反过来换句话说就是第一辆诞生的电动车要比燃油车早了50年。但是反观实际,电动车的普及要比燃油车晚了将近20年,这就说明了一个问题:电动车的技术发展缓慢,技术瓶颈难以突破。
 
 
电动车
众所周知,电动车的优点很多,比如:轻便,操作方便等,但是缺点也是显而易见--续航里程短。大多数电动车企业把解决续航里程短的重点放在了电池上面。
 
1859年发明了可充电的铅酸电池后,蓄电池技术得到了很快的发展。在1881年世界上第一辆电动汽车诞生就是一辆用铅酸电池为动力的三轮车。但是铅酸电池的重量一直是所有电动车企业的痛点。用铅酸电池使得电动车的质量大大增加,达不到电动车本身轻便的要求,这就有了后期的锂电池。
 
 
电动车
锂电池具有电压高,比能量大,循环寿命长,安全性能好,自放电小,充电速度快等优点。锂电池诞生于诞生于40年前,是留英美国人约翰.古迪纳夫研发出来(约翰.古迪纳夫被称为锂电池之父)。
 
其实最先发现锂离子室温充电能力的——是英国化学家Whittingham。但由于没有很好解决,锂电池电极结晶短路问题,在后续生产后使用中,往往接连发生锂电池起火爆炸。在此背景下,古迪纳夫和团队开启了对锂电池的研究。
 
古迪纳夫团队持续四年的研究,1980年发现采用氧化物钴酸锂材料能很好改善锂电极结晶问题。在两年后,1982年古迪纳夫实验室发现了更稳定、更便宜的材料——锰酸锂。
 
世界上第一辆锂电池电动车诞生于1996年,距如今已有20多年的时间。既然锂电池有这么多的优点,为什么直到现在才刚刚要普及呢?其中有很大一部分原因是因为价格太贵。
 
 
电动车
随着社会在发展,科技在进步,生活质量上升。人们对电动车的要求越来越不仅仅局限于眼前。由于电动车的体积有限,导致锂电池的体积有限,从而导致电动车续航里程短,满足不了人们对当下的要求。这也是国家一直鼓励电动车的普及,直到现在才有起步的迹象。
 
现如今市面上出现了一款威尼特电动车,续航里程可达300-500公里。同样的锂电池,同样的电池体积竟然可以续航那么远,真是太让人意外了,不光我,还有很多电动车爱好者都不相信,但是威尼特电动车举行的两次试车会确实是实实在在征服了世人。
 
相信很多人对威尼特电动车的技术充满了疑问又充满了向往,想要一睹为快,现在机会来了:威尼特电动车将要在2019年3月19日在江苏徐州举行技术分享会,届时希望大家准时莅临指导。
这位大爷看上去最多六十出头,虽然说话不好听,但也是老主顾了,小哥自然不会怠慢。大爷最新的座驾是一辆小龟王电动车,买车加上改装,前前后后在店里也花了大几千块钱。
 
大爷喜欢骑着电瓶车出去转悠,最远的一次从蒲黄榆骑到了潭柘寺,来回折腾了小一百公里,年轻人也很少有这个劲头。大爷这次来店里是想换个大容量的电池,之前的电池已经用了两年多了,续航掉得厉害。
 
店员也是出于好意,推荐大爷上他们最新的锂电池包,毕竟锂电池包更加轻便小巧,老人家用着更加方便。
 
不过老人家似乎并不领情,反而开始“教育”店员:“锂电池多危险,你知道还是我知道?你瞧瞧那些起火爆炸的,都是锂电池。
 
铅酸电池虽然沉点儿,但好歹用着放心,我骑电动车也有十年了,光替换的铅酸电池都不下五组了,从来没出过事儿,甭废话啊,我要换那个7250的铅酸,就是那个黑金石墨烯的那个,麻利儿的。”
 
铅酸安全锂电危险 有这种想法的人还真不少
 
笔者随后又和门店老板娘聊了聊这个事儿,老板娘也坦言,的确有很多人在买车时都提出过这个问题,也有一部分用户和那个大爷一样,点名要铅酸电池的车,一来铅酸车确实便宜,二来就是担心锂电池起火爆炸。
 
“不过我也经营了小十年的电动车了,锂电的车也没少卖,但真要说起火爆炸的,也只听说过几个,但那是有人自己改装焊接的时候出的事儿,原厂电池出事儿的好像还真没听说过。”
 
“那铅酸电池有起火爆炸的吗?”笔者追问了一句。
 
“我们店里有一次就差点出事儿!”老板娘对这个事儿印象很深刻,“电池正在里屋充电呢,一下就着了,得亏人都在外面,所幸没出啥大事儿”。
 
“不过我们卖的车和电池都是大品牌的,很少听说有出事儿的,倒是一些搞回收旧电池的,他们出事儿就比较多了”,老板娘又补充了一句。
 
之后,笔者又针对铅酸电池和锂电池的安全性问题进行了问卷调查。结果显示,有三成用户认为锂电比铅酸电池更危险,而近半数用户对于两种电池的安全性没有明确认知。
 
锂电池危险,事实果真如此么?
 
 
先说明一件事儿 电池为什么会爆炸?
 
爆炸意味着压力的瞬间释放。
 
电池在很多情况下并不是封闭的,无论是锂电池还是铅酸电池,在设计时都会针对内部压力异常增大的情况设置安全阀,即便电池内部发生短路等异常情况,内部压力也会及时释放,不会引发大的风险。
 
那么既然电池在设计之初就已经考虑到了潜在风险,那么为什么在新闻报道中还经常能看到电池爆炸的案例呢?
 
首先,很多所谓的“电池爆炸”案例其实并非电池爆炸,而是控制器或者电气系统发生短路或者故障引发电容爆炸,这种爆炸规模非常小,很多只是有一些声响和火花,这种情况下起火才是最大的危险源。
 
其次,当电池或者车辆其它部件燃烧时,由于车身采用了大量塑料材质,很多人也会误将塑料燃烧的“噼啪”声当做爆炸。
 
最严重的情况,电池真的爆炸了。一种情况是,劣质电池自身没有设计安全阀或者安全阀被损坏,无法起到泄压作用,当电池内部压力过大时发生爆炸。
 
另一种情况则是电池充电器故障形成过充,电池内部析出氢气,当氢气与氧气以一定比例混合后发生爆燃。
 
 
锂电池真的比铅酸电池更危险? 事实并非如此
 
既然明白的电池为什么会爆炸,那么锂电池和铅酸电池究竟哪个更安全呢?
 
从电池结构来说,目前锂电池包基本都是18650电池进行封装,而铅酸电池则基本上也是密封性能很好的免维护性铅酸电池,如果其内部压力过大且安全阀发生异常的话,两者的危险系数基本相当。
 
如果是由于电池过充内部析氢的话,18650电池中电解液含量相当有限,析出氢气的量也极为有限,但对于以稀硫酸为电解液的铅酸电池来说,如果发生过充,电池内部析氢现象严重,发生爆燃的几率也大大增加。
 
从电池的安全防护角度来看,18650电芯上都设计有安全阀,不仅可以释放内部过大压力,还会物理断开电池与外界的电路连接,相当于将该电芯物理隔断,以保证电池包其它电芯的安全。
 
另外,锂电池包通常都会配备BMS保护板,它能够精准控制电池包中每一颗电芯的状态,直接从根源上解决过充过放的问题。
 
相反,铅酸电池在安全防护上除了安全阀之外似乎就乏善可陈,BMS保护几乎不存在,很多劣质充电器甚至都无法做到充满后断电,安全保障上与锂电池相去甚远。
 
当然,如果你用的是价格和铅酸电池差不多的锂电池,这种情况谁都救不了你。
 
最后还有一点,如果是因为意外冲撞造成电池结构遭到破坏,铅酸电池似乎比锂电池更安全一些。不过在这种等级的事故中,电池材料早已暴露在开放环境中,爆炸也就无从谈起了。