石墨烯电池、铅酸电池、谁会成为电动车的选择？
来源：宝鄂实业
2019-04-15 10:06
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提起电动车电池，大家耳熟能详的无外乎这三种电池，铅酸电池、锂电池以及近几年比较火的石墨烯电池。那么，你认为当新国标正式实施后，未来电动车会选择哪种电池？对于这个问题，我们先来看看每种电池的特点。
铅酸电池主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、注液盖等组成。其电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜，缺点是比能低、使用寿命相对较短和需要经常维护。不可否认，以目前市场来看，铅酸电池占据着主导地位。
一般来说，锂离子电池主要包括正极、负极、隔膜和电解液四个组成部分。正极材料一般都是一些富锂的层状化合物，目前常见的商用正极材料主要有钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFePO4）以及三元材料（LiMnxCo1-x-yNiyO2）等。与铅酸电池相比，锂电池相对轻巧，携带方便，能量密度更高，而寿命相对要长很多，但是价格更贵，稳定性差。
所谓的石墨烯电池，可以理解为我们平时说的黑金电池，其是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。作为目前最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。同时，石墨烯聚合材料电池的重量仅为传统电池50%，成本将比锂电池低77%。从性能来看，全石墨烯锂电池充电一次，耗时也不超过10分钟。（一般行业都是直接将电极掺杂的石墨烯的石墨基储能材料直接统称为石墨烯电池，并非全石墨烯）
从特点来看，石墨烯电池的综合性能是最好的，但是为什么没有成为主导呢？石墨烯在电池上的应用，主要是和硅结合在电池负极里面代替原来的石墨，这样可以提升电池的整体容量和充电速度，但性能提升效果有限。另一方面虽然目前，很多企业都推出过黑金电池，但是大多在这一领域处于探索的阶段，而其价格又相对较高，所以这也是其得不到重大应用的原因之一。另外，石墨烯污染较为严重，墨烯生产需要用到大量的硫酸，处理也很麻烦。简单来说，第一，价格；第二，技术；第三，处理麻烦。
我们再看新国标的出台，其对电动自行车速度、重量等都有明确的规定，这意味着大型铅酸电池将逐渐失去市场，而小型铅酸电池短时间内会迎来一定的发展。但随着环保整顿的推进，铅酸电池还会出现向锂电池过渡的情况，而锂电车必然会迎来一波爆发期。又有人会说了，石墨烯电池呢？虽然石墨烯电池拥有很多铅酸电池和锂电池没有的优点，但是，其想成为主导，其技术必须得到突破性的发展。因此，我个人更看好小型铅酸电池和锂电池在未来新国标电动车上的应用。
前不久，我在一家电动车门店里和老板娘闲聊天，恰巧遇到了一位“奇葩”顾客。
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。
总结：电池不是炸弹 爆炸更多由劣质产品引起
从电池的安全冗余设计上来看，合格的锂电池和铅酸电池都能够充分保证用户的使用安全，并不存在明显的安全性差异。
但由于市面上很多低端小型电动车和滑板车数量较大，且多半采用的是质量较差的锂电池，相对更容易发生事故，这也给消费者留下了锂电池不安全的错觉。
