铅酸电池与锂电池相比究竟是谁的性能更高？

 低速电动汽车在没有国家政策和资金的支持下，完全依靠市场的需求而发展起来的产业。在新能源电动汽车行业扮演了一定的角色。然而目前低速电动汽车绝大多数使用的是发展成熟的铅酸电池作为动力，很少采用锂电池作为动力。低速电动汽车采用铅酸电池作为动力的原因很大程度上是因为目前在成本这块铅酸电池具有竞争性的优势。而且铅酸电池发展比较成熟，性能稳定，安全性比较好。所有这些都是让低速电动汽车在动力电池的技术路线上选择了铅酸电池。

      对于低速电动汽车选择铅酸电池作为动力源，在经济成本上虽然有很大的优势，但是存在巨大环境污染的风险。对于低速电动汽车的解禁，以及建立标准情况，2016年4月14日，国家标准化管理委员会在其网站上对2016年第一批拟立项国家标准项目公开征求意见。2016年第一批拟立项标准，《四轮低速电动乘用车技术条件》被放在立项栏目中。其中意见栏目中很明确的提出低速电动汽车使用锂电池作为动力是门槛。此意见一推出有两方面的声音其一是支持低速电动汽车锂电化，其二是维持低速电动汽车使用铅酸电池。两方面在技术路线的选择上都有充分合理的理由来证明技术路线选择的合理性。在选择动力电池这块本人比较倾向选择锂电池。无论从技术还是从运营管理方面来讲，选择锂电池作为动力必定会成为低速电动汽车发展的趋势。

铅酸电池的结构

      铅酸电池的正极材料主要是由PbO2组成，负极材料主要是Pb组成，电解液通常是稀硫酸。在放电过程中遵循双硫酸盐反应规则，正负极材料上都有PbSO4晶粒生成，铅酸蓄电池的标称电压是2V，理论比能量是166.9Wh/kg，实际比能量为35～45Wh/kg。由于电解液存在的导电性，使得铅酸电池存在自放电和充电的时候不允许大电流充电，所以一般铅酸电池的充电都限制在0.3C以下。

      铅酸电池的生产工艺比较成熟，在该技术上虽然有很多公司在正负极材料的制备工艺上有很多的创新和突破，但是使用材料的基础技术却没有根本性的创新和突破。在制备工艺的改进创新基础上铅酸电池的蓄电能力，自放电性，以及耐充电性能都得到一定的改善。但是并没有发生质的的变化。铅酸电池本身使用的材料存在一定的污染环境的风险。在低速电动车使用的复杂工况环境下极有可能出现电解液泄露，或者是其他的情况致使铅酸电池中的正负极材料流失到环境中去，对环境造成一定的污染。

      就目前来讲，铅酸电池的制备从上游的铅矿，以及各种加工厂产业链比较完善，竞争也比较充分，再加上行业发展的技术成熟程度包括产业设备的国产化率都是比较高，所以产品价格比较低，在低速电动车上使用非常具有成本优势。

锂电池的结构

      锂电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。正极材料主要是锂的活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料（俗称三元），磷酸铁锂等活性锂合物质。负极材料主要是负极采用锂-碳层间化合物LiXC6，基本是性能和化学稳定性比较好的碳材料，石墨、碳纤维、玻璃碳等等，在负极材料方面石墨烯由于其优异的充放电性能，越来越多的受到各个锂电池厂家以及投资机构的关注。电解液通常是溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液，目前国内最大生产电解液的厂家是以多氟多（002407）为代表的一类厂家。目前比较热的锂离子电池的能量密度约在100～150Wh/kg左右，显然比铅酸电池高出很多。由于电解液使用的是有机溶剂，导电率非常弱。使得锂电池的自放电性很小。在充电的时候允许大电流充电。所以一般锂电池的充电能够达到1C。

 

      锂电池的生产工艺目前来讲已经很成熟，但是在正负极材料、隔膜这些核心材料方面国产化依然还有很长的路要走。随着装配工艺的不断进步和发展以及国内大量的资本涌向锂电池产业链。关键的原材料不断在有所突破，再加上最近两年大量的新开工的锂电池厂家将会在未来两年建成投产，势必会造成锂电池的产能过剩，价格必定会出现跌落。随着资本的密集投入，上下游产业链的完善，锂电池价格必将会到达一个低速电动汽车接受的水平。更主要的是锂电池本身的材料结构决定其不会存在对环境污染的巨大风险。

      锂电池的优秀性能，如果能在价格上跟铅酸电池产生正面竞争，将会给低速电动汽车的续航里程，充电使用带来深远的影响，甚至会对该产业带来巨大的影响。对于锂电池具有价格成本优势应用于低速电动汽车上面本人持有乐观态度。

      对比完铅酸电池和锂电池的结构，在低速电动汽车使用方面，动力电池会产生的污染点主要有以下几种情况：

1、车体产生颠覆或者是碰撞受损。在这种情况下，铅酸电池极容易出现电解液泄露，铅酸电池内部的一些材料出现泄露。而锂电池车辆由于制造工艺与铅酸电池存在很大差异，出现泄露的情况十分有限甚至是可以忽略。

2、 使用过程中某一两个电池出现问题的更换。在此环节很容易出现更换之后随意丢弃的现象。在这种情况下电池极容易成为污染源。相比于铅酸电池的用量，以及使用材料，锂电池中不含有重金属对环境产生的影响也不大。而铅酸电池中的重金属铅却会对环境产生很大的压力和影响。

3、使用到达寿命年限的废旧处理。首先锂电池的充放电次数要远大于铅酸电池的充放电次数。使用更换率上锂电池要比铅酸电池慢得多。即使到了使用年限或者是报废条件。锂电池依然有很高的电容量率。还能进行储能使用，进入下一轮循环。而铅酸电池虽然残值相对比较高，但是在流通环节特别是乡村偏远地区以及特定的使用环节，极容易出现随意丢弃或者是流通到一些翻新小作坊里面，成为完全失控的状态。

      现在锂电池的价格在一定的时间之内还无法降低到与铅酸电池相竞争的价格，但不能否认锂电池的价格正在逐步降低，再有一点，国家对铅酸电池的政策性加税也促进锂电池的加快发展，占领低速电动汽车这块迅速增长的市场。国内各大锂电池厂家产能扩大，进入有序的激烈竞争势必会带来物美价廉的动力锂电池。在《四轮低速电动乘用车技术条件》的征求意见中，将锂电池作为动力电池的基本要求。也是国家层面也在正视低速电动汽车这个能够改善民生的市场。　通常情况下，铅酸电池组重量在16-30公斤，体积较大；而锂电池重量一般在2.5-3.0公斤，体积相对较小，所以骑行轻便、搬运也方便。从质量上来看，两者的好坏很难界定，不过消费者可以根据自己的实际需要来购买正规厂家生产的品质好的电池。

　　锂电池的正极材料、负极材料、集流体、隔膜、电解质等主材成本比铅酸蓄电池高很多。而铅酸蓄电池的组装辅材和外部电路系统成本极低。

 

　　由于制作工艺的原因，锂电池的人工成本比较大。在制造成本中，锂电池人工成本占40%以上， 而铅酸蓄电池的人工成本一般为10%～20%。

 

　　锂电池生产用的机械设备昂贵，价值较高，机械设备折旧损耗较大。 锂电池在生产中大部分过程是不可逆的，而铅酸蓄电池是可逆修复和再次使用的。铅酸蓄电池使用之后的回收价值在40%以上， 而锂电池的回收价值几乎是零。

 

　　锂电池无论是体积比能量，还是重量比能量，锂电池均比铅酸蓄电池高出3倍以上。锂电池体积 更小、重量更轻。循环寿命长。锂电池用于电动车的循环寿命一般在800次以上，采用磷酸铁锂正极材料的锂电池可以达到2000次左右，超出铅酸蓄电池1.5～5倍。这大大降低了锂电池的使用成本 ，延长了使用寿命，提高使用便利度。 具有较宽的充电功效范围。这是锂电池具有的独特优点。在需要时，可以使充电时间控制在20min～1h，充电效率达到84%以上。在进一步技术创新的基础上，这 一特性将得到更好的发挥。

　　我们知道，一般对比储能产品要从重量能量密度、体积能量密度、使用寿命、价格、适用性、国家政策等角度来进行：

 

　　重量能量密度

 

　　目前的锂电池能量密度一般在200~260wh/g，铅酸一般在50~70wh/g，那么重量能密度锂电池就是铅酸的3~5倍，这就意味着相同容量的情况下，铅酸电池是锂电池的3~5倍，所以在储能装置轻量化上，锂电池占居绝对优势。

　　体积能量密度

　　锂电池的体积容量密度通常是铅酸电池的1.5倍左右，所以相同容量的情况下，锂电池比铅酸电池体积要小30%左右。

　　使用周期

　　目前较为流行的材料体系是三元和铁锂，三元动力型锂电池循环次数通常在1000次以上，磷酸铁锂电池的循环次数在2000次以上，铅酸电池的循环次数通常只有300~350次左右，所以锂电池的使用寿命是铅酸电池的3-6倍左右。

 

　　价格

　　目前锂电池在价格上较铅酸要贵，大约是3倍左右，但是结合使用寿命分析，投入相同的成本，仍然是锂电池使用周期要长一些。

　　适用性

　　锂电池因为安全性较铅酸电池要稍差，所以在使用中需要做好各种安全预防工作，比如防止外力或事故对锂电池造成损坏，因为这可能会引起着火或爆炸；目前锂电池的温度适用性也很好，所以在其他适应性方面，锂电池也毫不逊色于铅酸电池。

 

（一）铅蓄电池产业地位与发展趋势

 

中国是全球最大的铅酸蓄电池生产国和铅酸蓄电池消耗国。根据全球铅酸电池产能来看，中国铅酸电池的产量在全球铅酸电池的产量中占比45％，占比最高；美国铅酸电池的产量紧随其后，占比为32％，日本铅酸电池的产量在全球中的占比不到我国铅酸电池占比的三分之一，为13％。

 

全铅酸电池产能区域分布

 

我国铅酸电池的产量在全球占比较多的原因是，近年来，我国通过引进欧美日韩等国家在我国投资建厂，并吸纳、消化国外技术，使我国铅酸电池的的制造技术已经接近了国际先进水平。

 

数据显示，2010－2017年，全球铅酸蓄电池市场规模稳步增长。2013年，全球铅酸蓄电池市场规模首次突破400亿美元，此后均保持在400亿美元以上。2017年，全球铅酸蓄电池市场规模约为429亿美元，同比增长0．70％。

据统计，2015年铅酸蓄电池占电池市场一半以上份额约为54．67％。从全球范围来看，2015年铅酸蓄电池市场规模为422亿美元，这一市场规模仍将保持2％－5％的年增长率，预计2018－2023年，铅酸蓄电池市场规模难有大幅度上涨，但仍将维持在400亿美元水平上。

“十一五”期间，铅蓄电池市场规模迅速扩大，每年产量平均以约20％的增速上升。据SMM统计，截止2018年底，铅蓄电池行业产能已超出4亿KVAh。在未来的几年里，铅酸蓄电池行业仍将在国民经济中占据重要地位。

 

铅蓄电池销售收入在整个电池行业中所占比例较大，尽管在储能领域被锂离子电池部分替代，但难以动摇铅蓄电池的市场地位。

 

据统计，铅约占铅蓄电池总成本的70％。市场上60V20AH的铅蓄电池重量一般是在35kg左右，铅酸电池的含铅量一般在65％左右，也就是有22．75kg的铅，即铅蓄电池平均每度电需要消耗18．96kg的铅。结合铅蓄电池的市场占比过半并仍有缓慢增长之势，短暂来看铅蓄电池对于金属铅的需求仍是值得期待的。

 

（二）铅酸蓄电池发展的重要政策支持

 

2012年7月1日，《铅蓄电池行业准入条件》正式实施以来，铅酸蓄电池行业在加快淘汰落后产能、提高产业集中度、促进转型升级和绿色发展方面，取得了显著成绩。纵观整个铅酸蓄电池市场，从竞争数量、退出壁垒、同质化程度，以及竞争层次来看，铅酸蓄电池行业处于成熟阶段。

 

今年上半年，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会正式批准发布国家标准《废铅酸蓄电池回收技术规范》，同时也结束了我国废铅酸蓄电池回收行业多年来无“法”可循的窘境。该标准规定了社会流通领域废铅酸蓄电池的收集、贮存、运输、转移过程的处理方法及管理措施，并将于2019年10月1日起正式实施。

 

（三）铅蓄电池面临重重挑战

 

1、电动自行车新国标的冲击

 

2018年5月15日，根据国家标准管理程序，工业和信息化部组织修订的《电动自行车安全技术规范》强制性国家标准（GB 17761－2018），由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会《中华人民共和国国家标准公告（2018年第7号）》批准发布，自2019年4月15日正式实施。

 

新国标严格限定了电动自行车的整车重量，对于铅酸电池来说，电池自重偏大（或者说能量密度过低）无法在现有的技术框架下获得突破，那么如果新国标车型想要沿用铅酸电池，只能以牺牲续航为代价。以48V12Ah铅酸电池为例，通常该规格电池的重量在16Kg以上，这意味着整车不含电池重量要控制在38Kg以下，并且整车的尺寸还不能超过标准，这对于车辆设计提出了极大挑战。

 

据SMM调研了解，自去年初，电动自行车新国标草案出台，铅蓄电池企业陆续就新国标，开始对铅酸蓄电池开展“轻量化”技改。其中，少数企业已于5－6月完成技改试验，并于7月份随《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池》（GB／T22199－2017）实施，正式向市场批量销售“减重”后的电池。另据铅蓄电池生产企业反映，完成电池“减重”技改后，当月原材料中用铅量较技改前下降约5％。

 

2、新能源汽车崛起令铅蓄电池前路渺茫

 

铅酸蓄电池也是目前世界上产量最大、用途最广的一种电池，但自2015年新能源汽车产业爆发之后，铅酸蓄电池的地位就受到了挑战。有报道指出，自2015年以来，国内铅酸蓄电池产出已开始呈现小幅下滑态势。主要因为以传统的铅酸蓄电池为动力的电动自行车行业发展已达到饱和阶段，对国内铅酸蓄电池的应用推动有所放缓。随着新能源汽车电池部分对传统汽车铅酸蓄电池的逐渐替代，尤其是2020年及以后，其替代影响和冲击将进一步攀升。因此国内铅酸蓄电池产销有不断收缩可能，后期整体国内铅酸蓄电池行业的发展或将处于相对被动的格局中。

 

与此同时，2016年1月1日起对铅蓄电池征收消费税、锂离子电池免征消费税、《促进汽车动力电池产业发展行动方案》、《汽车动力电池行业规范条件》、新能源汽车免征车辆购置税等政策法规也在不断促进新能源汽车发展。

 

二、锂电池

 

（一）锂电池产业现状

 

由于我国对环保事业的重视，从近几年我国的新能源汽车销量情况来看，市场对新能源汽车的需求上升较快。其中，2018年新能源汽车产销分别完成127万辆和126万辆，同比增长59．9％和61．7％。其中纯电动汽车产销分别完成98．6万辆和98．4万辆，同比增长48％和50．9％；插电式混合动力汽车产销分别完成28．4万辆和27．2万辆，同比增长121．9％和117．6％。

 

目前，国内新能源汽车仍然在采用磷酸铁锂和三元锂电池，车型续航里程基本上都能够达到300公里，我国动力电池产业快速发展，推动各环节技术水平快速提升。电芯有望实现三元NCM811电池的量产应用，产品单体能量密度达到260Wh／kg，系统能量密度达到180 Wh／kg。从全球各个国家来看，汽车名厂配备的还是日韩动力电池，以三元锂电池为主续航里程基本可以达到350公里。

 

目前我国锂电池行业存在部分中小企业，规模小，技术水平低，生产的锂电池产品较为低端。企业生产锂电池购买原料成本过高，给企业带来的生产经营成本相对较高。

 

锂电池在某些特定情况下会发生燃烧、爆炸等情况，比如使用不当，极端环境中都有可能发生危险，考虑到技术方面的不足，有些时候也成了限制锂电池发展的缺点。

 

锂电池成为汽车的动力存储来源，在中国不断加码环保事业之后，中国的新能源车的发展进程将不断加快，对于锂电池的发展也是会有巨大的推动左右。

 

2019年3月26日，财政部、工业和信息化部、科技部和发展改革委四部委联合发布了《关于进一步完善新能源汽 车推广应用财政补贴政策的通知》。重点内容包括：1、国补力度大幅退坡，补贴基数综合下降程度超50％；2、2019年3月26日至2019年6月25日 为过渡期，期间按2018年补贴的0．1倍和0．6倍进行补贴；3、过渡期后地补取消，转为支持充电等配套设施；4、电池技术要求更高，但补贴系数下修。

 

随着补贴退坡幅度加大，动力电池环节面或临进一步降价压力。

 

（四）锂电池的机遇与挑战

 

机遇一：低碳环保，全球汽车电气化浪潮不可遏制和逆转

 

在低碳环保、能源安全及产业扶植等因素的驱动下，全球电动汽车市场发展迅速，截止2017年底保有量超过340万，市场份额突破1％，年均复合增长率达58％。汽车电动化趋势不可逆转，产业格局加速形成；预计2025年新能源汽车全球销量将突破1800万辆；中国新能源汽车销量将突破700万。

 

机遇二：政策持续明确，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路

 

新能源汽车已上升为国家战略；产业政策双积分将代替补贴成为行业长期发展的管理基础；2025年新能源整体市场占比将达到20％。

 

机遇三：产业和价值重构，将催生新的汽车业态和伟大企业

 

技术重构：关键核心技术将逐渐从整车延展到关键子系统和零部件。

服务重构：从产品提供者演变为产品＋服务＋出行方案提供者，用户接口成为关键。

价值重构：核心价值点将由整车向关键系统、部件以及上下游转移。

竞争重构：产业竞争将由产品竞争演变为产业平台竞争。一大批造型新势力涌入新能源汽车产业，截止2017年底，中国新能源汽车企业数量已达到314家，超过200家造车新势力入局。