鋰電池與鉛酸電池對比

1、一、動力鋰離子電池與鉛酸電池的經(jīng)濟性比照當(dāng)前認為電動汽車采用動力鋰離子電池的經(jīng)濟性比鉛酸電池差的觀點是不正確的。雖然動力鋰離子電池的購置費用仍高于鉛酸電池，但從購置費用在使用壽命內(nèi)的本錢攤銷、有效運能和能源效率方面綜合考量，采用動力鋰離子電池的經(jīng)濟性比采用鉛酸電池更具有顯著優(yōu)勢。為了便于討論，設(shè)定討論條件如下：閥控鉛酸電池按 2022年12月國產(chǎn)電池市場報價：150Ah/12V蓄電池為980元/只。85Ah/12V水平鉛酸蓄電池 2022年市場報價為：民用品價格為1500元/只，軍用品價格為3500元/只。本文米用民用品價格1500元/只。當(dāng)前，動力鋰離子電池價格相差較大。根據(jù)當(dāng)前市場情況，磷

2、酸亞鐵鋰動力電池每Ah價格分別采用6.50元、7.00元、8.00元、10.00元。錳酸鋰動力電池每 AH價格分別采用10.00元、 10.00元、14.00元、15.00元。本文僅以150Ah/24V電池組進行比擬，不計算電子電路的費用。一購置費用比照圖1.1是各種150AH/24V電池組購置費用比照。YRLAJK平鋁靜磷窮H松椰打力揑査池軽聊陽I力壇電袖圖1.1中，水平鉛酸蓄電池按民用價格每個 85Ah/12V電池1500.00元計算。錳酸鋰蓄 電池按15.00元/Ah，磷酸亞鐵鋰動力電池按8.00元/Ah計算。鑒于當(dāng)前鋰離子蓄電池市場價格相差較大，表1列岀了當(dāng)前各種典型價格的150Ah/

3、24V電池組價格和與鉛酸電池的相比照值。表1150Ah/24V電池組購置費用比照深色格為當(dāng)前可能價格電池類型閥控鉛酸電池水平鉛酸電池錳酸鋰動力電池磷酸亞鐵鋰動力電池1960 元5294 元 /270%6825/348%7800/398%國產(chǎn)7350/375%8400/429%100%10588 元 /540%8400/429%9600/490%10500/536%12000/612%12600/643%14400/735%14700/750%16800/857%15750/801%18000/918%由表1可見，當(dāng)前磷酸亞鐵鋰動力電池與國產(chǎn)閥控鉛酸蓄電池比，價格仍高45倍；價格最高的錳酸鋰動力

4、電池比國產(chǎn)閥控鉛酸蓄電池貴8倍。二使用壽命比照圖1.2是閥控鉛酸蓄電池和動力鋰離子電池使用壽命典型值的比照。圖1.2閥控鉛酸蓄電池和動力鋰離子電池循環(huán)使用壽命典型值閥控鉛酸蓄電池額定循環(huán)使用壽命約250個充放電循環(huán)，水平鉛酸蓄電池循環(huán)使用壽命小于200個充放電循環(huán)。動力鋰離子電池額定使用壽命容量下降到額定容量的80%寸為壽命終結(jié)：錳酸鋰動力電池大于 800個充放電循環(huán)循環(huán)；磷酸亞鐵鋰動力電池大于1200個充放電循環(huán)。動力鋰離子電池成組后的使用壽命與成組技術(shù)和產(chǎn)品性能相關(guān)。假設(shè)成組技術(shù)和產(chǎn)品不符合動力鋰離子電池的要求， 使用壽命將大幅度縮短。假設(shè)成組技術(shù)和產(chǎn)品符合鋰離子蓄電池要求，成組后的動力鋰

5、離子電池的充放電循環(huán)使用壽命那么與單體電池的充放電循環(huán)相同。本文作者將動力鋰離子電池容量下降到額定容量的 60%寸定義為工況使用壽命。錳酸鋰蓄電池工況使用壽命可大于1200個充放電循環(huán)，是閥控鉛酸電池的 5倍左右。磷酸亞鐵鋰動力電池工況使用壽命可大于1600個充放電循環(huán)，為閥控鉛酸蓄電池的 6倍以上。三蓄電池在不同放電倍率時的容量圖1.3是閥控鉛酸蓄電池和動力鋰離子電池在不同放電倍率時的容量比照圖。I贈醴苗電池動力鋰電池Q o o o o o o o o o O0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 M電容量Z 第從圖1.3可知，隨著鋰離子蓄電池放電的增加，實際容量下降很?。欢U酸蓄電池放電電

6、 流的增加，容量大幅下降，典型值見表2。表2動力鋰離子電池和閥控鉛酸蓄電池在不同放電倍率下的容量放電率動力鋰電池(Ah)鉛酸電池(Ah)201 1> 100%100%101 1> 100%91.4%5| 1> 100%83.0%31 1100%75.4%2I 199%62.5%1| 198%57.2%I197%47.8%四蓄電池使用的經(jīng)濟性比照“動力鋰離子電池比閥控鉛酸電池貴"這個看法直接影響到了動力鋰離子電池的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)開展。正確評價和認識鋰離子蓄電池與閥控鉛酸蓄電池的經(jīng)濟性，對推動動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)開展將產(chǎn)生重要影響。評估動力鋰離子電池的經(jīng)濟性，不僅要評估電

7、池的購置費用，對全生命期內(nèi)的使用本錢的經(jīng)濟性評估具有更重要的意義。其中，動力鋰離子電池購置費用在單位電能kWh中的攤銷費用和電池維護費用、充電根底設(shè)施建設(shè)和維護費用、充電和放電效率。此外，對于用于電動車輛的kWh比照動力蓄電池，還應(yīng)分析運能效率。1 鋰離子和閥控密封鉛酸動力電池在使用壽命期內(nèi)提供的總電能蓄電池使用本錢的構(gòu)成中，主要局部是蓄電池購置費用在使用壽命期內(nèi)提供的總能量除以蓄電池的購置費用動力鋰離子電池和閥控鉛酸蓄電池在使用壽命期內(nèi)提供的總電能見表3和圖1.4表3蓄電池在使用壽命期內(nèi)提供總能量kWh比照電池類型閥控鉛酸蓄電池水平鉛酸蓄電池錳酸鋰蓄電池磷酸亞鐵鋰動力電池提供總能量kWh&l

8、t; 396< 462> 3730> 4920相對百分比%100117> 942> 1241圖1.4鋰離子和閥控鉛酸電池在使用壽命期內(nèi)提供的電能kWhkWh電能中的攤銷費用2 鋰離子和閥控鉛酸電池購置費用在使用壽命期內(nèi)每見表4和圖1.5蓄電池類型 單價元/AH -閥控鉛酸蓄電池水平鉛酸蓄電池錳酸鋰 動力電池磷酸鐵鋰動力電池121415表4鋰離子和閥控鉛酸電池購置費用在使用壽命期內(nèi)每kWh購置費用攤銷費用單位元當(dāng)前價格下各種蓄電池壽命期內(nèi)電池購置費用在每kWh電能中的攤銷比擬見圖 5TG/kAVh每kWh電池購置費用攤銷口最低最高從圖1.1看岀，雖然動力鋰離子電池的

9、購置費用仍高于閥控鉛酸蓄電池，但從表4和圖1.5可以看岀，動力鋰離子電池使用壽命期內(nèi)每kWh攤銷費用，已經(jīng)明顯低于閥控鉛酸電池。表4和圖1.5沒有計算蓄電池壽命期后的再利用價值。鉛酸蓄電池在壽命期結(jié)束后，除可用于回收鉛外，已經(jīng)沒有再利用的價值。電動汽車用動力鋰離子電池在壽命期后，仍能提供額定電量的60%的電能。從比能量和再利用使用壽命方面考量，大多數(shù)電池仍優(yōu)于閥控鉛酸蓄電池。如 100Ah的鋰離子蓄電池壽命下降到60%時寸，雖然車輛已經(jīng)不能使用，但仍有60Ah的容量，仍相當(dāng)于100Ah鉛酸蓄電池在大于 31 3放電電流下使用的實際容量，再利用的使用壽命比鉛酸蓄電池還要長很多，假設(shè)用于光伏發(fā)電等

10、固定電池，其性能優(yōu)于新的閥控鉛酸蓄電池。表5是假設(shè)按10%的再利用價值，計入壽命期后再利用的蓄電池在使用壽命期內(nèi)每kWh購置費用攤銷比照情況。表5計入壽命期后再利用的蓄電池在使用壽命期內(nèi)每kWh購置費用攤銷比照蓄電池類 型、單價元/AH 閥控鉛酸蓄電池水平鉛酸蓄電池錳酸鋰蓄電池磷酸亞鐵鋰蓄電池3.充放電電能效率比照進行經(jīng)濟性分析時， 蓄電池的充放電效率是不能無視的問題之一。充放電電能轉(zhuǎn)換效率是充入電能wh與輸岀電量wh的比值。假設(shè)充放電效率過低，直接造成充電費用增加。動力鋰離子 電池充放電電能轉(zhuǎn)換效率可大于97%,鉛酸蓄電池充放電電能量轉(zhuǎn)換效率約為80%左右。動力鋰離子電池的充電電費比鉛酸蓄電池少17%左右。4運輸能力比照用于電動車輛的動力蓄電池的經(jīng)濟性分析時，由于電池重量的增加造成運輸能力的損失是必須考慮的問題。以11米電動公交車為例，假設(shè)采用160kWh動力鋰離子電池，電池組重量約1.8噸重，而采用閥控鉛酸電池組， 那么重量超