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铅酸电池锂离子电池的重要推动者

时间:2022-07-22 编辑:池龙新能源 游览:796次

  铅酸蓄电池是市场上动力锂离子电池的重要组成部分,锂离子电池是燃料动力锂电池的一小部分。燃料动力锂电池是否是新能源的最终解决方案,这里有一些数据。

  铅酸电池和锂离子电池都是储能电池(二次电池),即需要先充电再放电。它们的本质是金属元素氧化还原的可逆反应。以铅酸电池为例(如下图)。从左到右是放电过程,从右到左是充电过程。根据电子守恒,响应是双电子响应。锂离子电池的工作原理类似,但只有一个电子转移响应。

  从元素周期表中可以看出,铅的分子量是207.2,锂的分子量是6.9,也就是说铅和锂每传输一个电子,两者相差103.6和6.9。

  再来看看氢燃料驱动的锂电池。氢气和氧气(空气)在正极和负极分离,在催化剂的作用下反应排出。公式告诉我们,每个氢原子可以携带一个电子,携带一个电子所需的氢为1。

  相比之下,氢动力锂电池比铅酸电池或锂离子电池需要更少的质量来携带电子,简而言之,它们需要更高的能量密度。氢能的能量密度优势明显。

  事实上,远不止如此。因为电池的能量转换在实际响应中会有损耗,所以二次电池的充放电过程比燃料动力锂电池的直接放电损耗更严重。由于不受卡诺循环限制,燃料动力锂电池理论能量转换功率可达90%以上,实际功率可达60%。

  在实际应用过程中,氢燃料驱动的锂电池还具有储能电池不可比拟的优势,也就是说充电五分钟,续航1000英里,氢充电五分钟,行驶500公里。当储能电池还躺在充电桩上时,能量就出现了。

  从理论上讲,氢燃料驱动的锂电池可能是新车的最终解决方案,它结合了汽油动力汽车的高能量比、充电和行驶能力,以及高转换功率相对于储能电池的无污染优势。

  为什么氢动力锂电池汽车还没有上路?这就说说氢动力锂电池汽车路上的几个路障。

  氢动力锂电池汽车呢?

  首先,一辆车要想上路,肯定不止是一辆车自己的工作。其涉及氢气的处理、储存和运输,以及在加氢站中为氢车辆充电。同一个燃料动力锂电池系统的组装要求包括电极板、电解液、交换膜、催化剂、疏松层等部件。

  问题是,如何制造氢气?目前主流的制氢方法有煤制氢、氯碱副产制氢、电解制氢等。而且这个弊端还是很明显的。

  相关性分析表明,如果氢气在几个过程中含有不纯的二氧化碳或一氧化碳,则煤制氢(更不用说煤化能)容易使电池催化剂中毒。氯碱副产氢气的处理依赖于工业产品的加工布局,不适合大规模推广。电解水产生氢气需要其他能源,电能、化学能和电能。但是,假设初始能源是风能、太阳能等清洁能源,假设其他能源是一分钱一分货,那就很好了。

  此外,氢气是一种体积密度非常小的气体,这使得储存和运输非常困难。一是储能率低,二是安全性差。再加上现在氢气站布局少了,很难受。