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鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

簡介現階段有個非常有意思的現象:鋰電池電動車價格相當於早期的電摩,使用鉛酸電瓶的同級車輛價格因續航里程低而不斷下探

為什麼能量越高越穩定

內容概述:鉛酸電瓶與鋰電池的綜合性能差異,新能源車“定義”差異的原因,轉型的電池型別預測。

【鉛酸電瓶】

是電動腳踏車與電摩使用的「動力電池」主要選項,為什麼不選擇更先進的鋰電池呢?似乎頻繁更換過電瓶的使用者都會關心這一問題,然而卻很少有足夠客觀的答案。

因為在分析問題的過程中似乎走回帶有些“情緒”或“偏見”,

【鉛酸電瓶】

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

01

綜合性能-差異

1:鉛酸電瓶是各型別動力電池中最差的選項,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,正極通電後會透過溶液傳遞到負極;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。

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

「放電過程」則是啟用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後,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一樣,只是後者具備修復的價值而前者沒有,因為點評的製造成本很低。

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2:各型別鋰電池同樣存在類似電瓶效能衰減的問題,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。

這種鋰電池的使用壽命

其中為什麼電瓶車不屬於新能源機動車型備受關注,殊不知問題就出在化學電源的型別-【電瓶】之上

。不過這種電池確實不具備應用於電動腳踏車和電摩的條件,因為製造成本仍舊高大「1。5k·1kwh(度)」左右,對於價格需要足夠低的兩輪代步車而言確實高了,不過並不是沒有替代型別。(第三節說明)

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

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02

定義差異-原因

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

也許大多數電摩使用者都會這麼理解,但是這種評價完全沒有科學道理。真正決定兩輪車尚未定義為新能源的原因,實際為電瓶不具備【梯次利用】價值。電動汽車使用的各型別鋰電池,其特點是在汽車上使用十年左右之後仍然有不錯的工況,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)

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新能源發電(清潔電能)增長的速度緩慢,原因正在於儲能電站的容量過小,24小時恆定發電的夜間電能無法得到有效利用。為了不讓棄電的資料過於誇張,結果則不得不降低發電能力。

不過隨著電動汽車保有量的增長,車輛淘汰的電池組在經過分揀測試重組後,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”,所以也才有資格定義為新能源車。

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重點:鉛酸電瓶被車輛淘汰後就真的報廢了,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,高頻率的充放傳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體的成本低;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汙染。但是這種從生產製造到銷售維修的技術(從業)要求都很低的車輛,想要像汽車一樣用《溯源平臺》嚴格管理電池並不現實,所以最終只能全面棄用電瓶,而改為相同的鋰電池-哪種電池能夠替代呢?

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03

磷酸鐵鋰-首選

電動腳踏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需要的代步工具。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。

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

近期小範圍做過統計:各類使用鋰電池的電動車價格大致如下。

摺疊車輛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並不高,要知道早幾年的“電瓶-電摩”也是要兩三千元的。那麼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,使用者應當如何選擇呢?

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

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

LFP·磷酸鐵鋰電池的製造成本很低,很多圓柱形或者方形鋰電池的價格可以低至【300¥·1度】左右。現階段的價格高只是因為供應商面對車企主要是汽車領域,而汽車還在主要使用鎳鈷錳電池;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。

然而新標準電動腳踏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;能勝任的只有鋰電池,價格標準符合使用者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。

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

知識點:磷酸鐵鋰電池的使用壽命是NCM很多倍,是鉛酸電瓶的幾十倍之高。同時「26號鐵元素」是宇宙中最穩定的物質,以此為基礎製造的複合材料極板的穩定性也會非常之高;優秀的鐵電池不僅面對爐溫和過程都能保證安全,即使是短路也很少有起火的情況出現。

所以這種電池也是最安全的型別,未來一旦做到“低成本+穩定耐用”,電動車則會全面轉型鋰電陣營,此類車輛也就是標準的【新能源兩輪機動車】了。

鋰電池的能量密度高且更加穩定,為什麼兩輪電動車很少使用呢?

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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