本文是應行業好友的盛情相約,在出差途中倉促寫就的一篇應景命題作文,提出了一些自己個人的看法,總的來說文章寫得比較粗糙,某些觀點也許既不正確,也不全面,還希望廣大的行業專家學者和企業家朋友們批評指正。但是,這篇文章的目的就是起一個拋磚引玉的作用,引導我們叉車行業的人士就《鋰電已兵臨城下,鉛酸該如何應對》這個話題展開廣泛的討論,各抒己見,共同努力,探索一條真正適合鉛酸電池企業持久發展的合理道路。
以上照片選自前蘇聯的電影《兵臨城下》,德軍來勢兇猛,咄咄逼人,蘇聯紅軍正在進行大閱兵,鼓舞斗志。今年以來,特別是從下半年開始,鋰電池在叉車行業的滲透力度突然加大,最為明顯的就是今年的上海CeMAT展會上,鋰電池已然成為了展會上最亮麗的風景線,幾乎到了不談論鋰電,感覺自己已經落后了,跟不上時代了。面對鋰電池如此發展迅猛的勢頭,鉛酸電池該如何應對呢?我嘗試著從以下幾個方面來逐個分析。
一、鉛酸蓄電池的歷史與現狀
1.鉛酸蓄電池的歷史
鉛酸蓄電池是法國人普蘭特(G.Plante)在1859年發明的,到今天為止,已經差不多有160年的歷史了。鉛酸蓄電池自從發明問世并投入大規模的商業應用以來一直在化學電源中占著絕對的優勢。不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個經濟領域,鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。
雖然鉛酸蓄電池的歷史已經很久了,但是,從整體來說,進步并不算太大,無論是從材料學,還是技術上,都沒有明顯的改變。可能是鉛酸蓄電池企業日子太好過了的緣故,因為這么多年來,一直沒有受到過其它產品的威脅,雖然偶爾會冒出一二個概念性的產品,但從來就沒有形成量產,像今天的鋰電池一樣大規模應用,因此,所有鉛酸電池的大部分企業都是把自己的絕大部分精力主要用于生產、市場營銷,而在技術產品研發本身很少有所作為。而且,當一個產品問世時間太長了,基本上已經很少再有人去花時間、花精力、花金錢去研發了,就好比當年傳統的白熾燈泡一樣,天下大局已定,再也沒有人去研究了,最后的結局就是讓其它光源取而代之。
2.鉛酸蓄電池的現狀
那么,鉛酸電池是否也會重復走白熾燈的老路的呢?原來是有這種可能性,但是,現在來分析,我看是不會的。原因是鋰電來了,而且已經是到了兵臨城下的地步。因此,近年來,鉛酸蓄電池在理論研究方面,在產品種類及品種、產品電氣性能等方面也都得到了一些的進步。鉛酸蓄電池是工業化最早的二次電池,一百多年來該產業的發展仍然是方興未艾。其主要原因就是因為鉛酸蓄電池是化學電池中市場份額最大、使用范圍最廣的電池,特別是在起動和大型儲能等應用領域,在較長時間尚難以被其他新型電池替代。鉛酸蓄電池價格較低,具有技術成熟、高低溫性能優異、穩定可靠、安全性高、資源再利用性好等比較優勢,市場競爭優勢明顯。相對于其他電池金屬材料,鉛資源比較豐富,鉛儲量和再生鉛保證鉛酸蓄電池產業可持續發展的年限相對較長,鉛酸蓄電池大量應用,較長時間內不會造成鉛資源短缺。
鉛酸蓄電池不足之處在于:能量密度偏低、循環壽命偏短,主要原材料鉛是一類有毒物質,電池生產和再生鉛加工過程中存在鉛污染風險,管理不善可能會對環境和人體健康造成危害。隨著新技術的突破和新結構的應用,鉛碳電池、雙極性電池、非鉛板柵電池等先進鉛酸蓄電池的不斷問世,改變了質量能量比偏低、循環壽命較短等不足,并且隨著法規制度的逐步健全和管理水平的提升,鉛污染的風險也可防可控。為鉛酸蓄電池產業的持續發展注入了新的活力。在未來,鉛酸蓄電池仍將在備用電源、儲能、起動、動力等應用領域發揮重要的作用。
二、鉛酸蓄電池的優缺點
1.鉛酸蓄電池的優點
①性能比較優勢
目前,大規模產業化的二次電池主要有鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池和鋰離子電池。鎘鎳電池含有劇毒元素鎘,已逐步被其他電池所替代。目前,市場上應用最廣泛的電池為鉛酸蓄電池、鋰離子電池和氫鎳電池。相較于其他二次電池,鉛酸蓄電池主要有以下性能比較優勢:
A、實現工業化生產的時間最長、技術最成熟的電池,性能穩定、可靠,適用性好;
B、采用稀硫酸作電解液,無可燃性,電池采用常壓或低壓設計,安全性好;
C、工作電壓較高、工作溫度范圍較寬,適用于混合電動車等高倍率放電應用;
D、能浮充電使用,淺充淺放電性能優異,適用于不間斷電源(UPS)、新能源儲能、電網削峰填谷等領域;
E、大容量電池技術成熟,能制成數千安時的電池,為大規模儲能提供了便利。
②安全性能比較優勢
鉛酸蓄電池具有很高的安全性,在高溫100度的情況下可以正常使用,本體不會發生爆炸、燃燒、污染這些問題,對人身、設施安全非常有保證。
鉛酸蓄電池電壓穩定性極高,這是緣由鉛酸蓄電池是二次電源中唯一一種兩極用同等材料做成的,同時電解質也具有唯一性。所以鉛酸蓄電池具有很寬的使用溫帶,可在-50℃——+100℃溫度范圍內可靠地使用。例如在北方冬天零下40℃、50℃情況下,汽車能很正常的啟動,在夏天南方高溫環境中即使汽車發動機產生更高的溫度也不會影響鉛酸蓄電池的正常使用。
③成本比較優勢
鉛酸蓄電池是最廉價的二次電池,單位能量的價格是鋰離子電池或氫鎳電池的1/3 左右。此外,鉛酸蓄電池的主要成分為鉛和鉛的化合物,鉛含量高達電池總質量的60%以上,廢舊電池的殘值較高,回收價格超過新電池的30%,因此鉛酸蓄電池的綜合成本更低。
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