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為何兩輪電動汽車很少使用鋰離子電池?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月19日  

1:鉛酸電瓶是各類型動力鋰電池中最差的選項,原因為特殊的化學發電方式嚴重影響使用壽命。電瓶的結構非常簡單,一般由六組單元格組成,其中貯存的是硫酸溶液(電解液),鉛與二氧化鉛的正負極浸泡在電解液中。


充電的原因是利用電網220V電流催化反應,正極通電后會通過溶液傳遞到負極;隨即負極硫酸鉛會被還原為「硫酸-鉛與二氧化鉛」,充電的目的是讓電解液的硫酸濃度提升。


「放電過程」則是激活電解液與正負極的活性物質進行反應,說白了就是利用溶液中的帶電硫酸與鉛反應生成全新化合物硫酸鉛。在電解液中硫酸濃度降低到閾值后,概念就是所謂的虧電了。


然而在放電過程中形成的硫酸鉛結晶體會有一部分硬度過高,在充電時逆向反應無法使其有效地還原;結果則是電解液濃度越來越低,極板因結晶體而硫化破壞活性物質與降低反應效率。在電瓶每一次充電時都會形成這種現象,這就像燃油汽車總會出現發動機積碳相同,只是后者具備修復的價值而前者沒有,因為點評的制造成本很低。


2:各類型鋰離子電池同樣存在類似電瓶性能衰減的問題,因為充放電也都是化學反應。但是物質與方式的不同決定了使用壽命會很大差異,比如「NCM鎳鈷錳三元鋰離子電池」的耐用性就很好,在反應過程中鋰離子與活性物質的衰減速度很慢,電解液的變化自然也非常慢。


這種鋰離子電池的使用壽命大約為1000次完整充放電-容量僅下降20%左右,然而鉛酸電瓶完整充放350次左右就會接近報廢標準了。不過這種電池確實不具備應用于電動自行車和電摩的條件,因為制造成本仍舊高大「1.5k1kwh(度)」左右,關于價格要足夠低的兩輪代步車而言確實高了,不過并不是沒有替代類型。(第三節說明)


02


含義差異-原因


電動汽車含義為新能源汽車,同樣使用電驅系統的兩輪車卻沒有這種含義,原因是因為這種車輛的價格低嗎?


也許大多數電摩用戶都會這么理解,但是這種評價完全沒有科學道理。真正決定兩輪車尚未含義為新能源的原因,實際為電瓶不具備【梯次利用】價值。電動汽車使用的各類型鋰離子電池,其特點是在汽車上使用十年左右之后仍然有不錯的工況,雖然作為驅動電池已經有些不合格,但作為儲能電池使用是沒有問題的。(下圖為梯次利用概念與流程)


新能源發電(清潔電能)上升的速度緩慢,原因正在于儲能電站的容量過小,24小時恒定發電的夜間電能無法得到有效利用。為了不讓棄電的數據過于夸張,結果則不得不降低發電能力。


不過隨著電動汽車保有量的上升,車輛淘汰的電池組在經過分揀測試重組后,絕大多數電池會進入儲能電站實現擴容。而且使用年限普遍在30/50年區間,也就是說電動汽車的淘汰電池為清潔發電做出了很大的貢獻,甚至可以說是源動力,所以也才有資格含義為新能源車。


重點:鉛酸電瓶被車輛淘汰后就真的報廢了,問題是全新的鉛酸電瓶也無法勝任「儲能任務」。因為每年就有三百多天,高頻率的充放發送電則會快速的讓電瓶報廢,這與充放次數-報廢標準以五位數計算的鋰離子電池相比自然是會被淘汰的。


而鉛酸電瓶報廢后還可以重新提煉鉛元素,只是因技術簡單且配套硬件的成本低;所以很多小作坊都會自行煉化鉛,結果一度造成較為嚴重水與土壤的鉛污染。但是這種從生產制造到銷售維修的技術(從業)要求都很低的車輛,想要像汽車相同用《溯源平臺》嚴格管理電池并不現實,所以最終只能全面棄用電瓶,而改為相同的鋰離子電池-哪種電池能夠替代呢?


磷酸鐵鋰-首選


電動自行車與電摩必須具備的特點為「價格足夠低」,因為這是普通人們最要的代步工具。電瓶的缺點如此之多但還是能被接受,原因正是因為便宜;所以想要替代電瓶的電池也要足夠便宜,磷酸鐵鋰正符合這一標準。


折疊車輛1.5/2.0k


輕便電摩2.5/3.5k


標準電摩3.5/5.0k


似乎這些車輛的價格并不高,要了解早幾年的電瓶-電摩也是要兩三千元的。那么在價格相當的前提下,這些小車的續航能力普遍有幾十公里的提升,用戶應當如何選擇呢?


現階段有個非常有意思的現象:鋰離子電池電動汽車價格相當于早期的電摩,使用鉛酸電瓶的同級車輛價格因續航里程低而不斷下探;于是才出現鋰離子電池的成本可能更高的錯覺,其實只是落后產品在即將淘汰之前不得不進行價格調整而已。而且可以預測的是后期的鋰電車價格也會持續走低,為何呢?


LFP磷酸鐵鋰離子電池的制造成本很低,很多圓柱形或者方形鋰離子電池的價格可以低至【300¥1度】左右?,F階段的價格高只是因為供應商面對車企重要是汽車領域,而汽車還在重要使用鎳鈷錳電池;結果造成鐵電池的產銷量都不夠理想,想要走薄利多銷的模式還有些難度。


然而新標準電動自行車與電摩對車輛輕量化的要求很高,笨重且能量密度很低的電瓶必然要被淘汰;能勝任的只有鋰離子電池,價格標準符合用戶需求的又只有鐵電池,所以這片藍海已經被眾多供應商關注了。隨即而來的則會是電池價格的不斷下探,車輛也會也會越來越便宜了。


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