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濟性對比當前認為電動汽車采用動力鋰離子電池的經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的成本攤銷、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濟性比采用鉛酸電池更具有顯著優(yōu)勢。為了便于討論，設定討論條件如下：閥控鉛酸電池按2008年12月國產電池市場報價：150Ah/12V蓄電池為980元/只。85Ah/12V水平鉛酸蓄電池2008年市場報價為：民用品價格為1500元/只，軍用品價格為3500元/只。本文采用民用品價格（1500元/只）。當前，動力鋰離子電池價格相差較大。根據當前市場情況，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電池組進行比較，不計算電子電路的費用。（一）購置費用對比圖1.1是各種150AH/24V電池組購置費用對比。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。鑒于當前鋰離子蓄電池市場價格相差較大，表1列出了當前各種典型價格的150Ah/24V電池組價格和與鉛酸電池的相對比值。表1150Ah

3、/24V電池組購置費用對比（深色格為當前可能價格）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6.50元/Ah1960元（國產）100%5294元/270%10588元/540%6825/348%7800/398%7.00元/Ah7350/375%8400/429%8.00元Ah8400/429%9600/490%10.00元/Ah10500/536%12000/612%12.00元/Ah12600/643%14400/735%14.00元/Ah14700/750%16800/857%15.00元/Ah15750/801%18000/918%由表1可見，當前磷酸亞鐵鋰動力電

4、池與國產閥控鉛酸蓄電池比，價格仍高45倍；價格最高的錳酸鋰動力電池比國產閥控鉛酸蓄電池貴8倍。（二）使用壽命對比圖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）的對比。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%時為壽命終結）：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和產品性能相關。若成組技術和產品不符合動力鋰離子電池的要求，使用

5、壽命將大幅度縮短。若成組技術和產品符合鋰離子蓄電池要求，成組后的動力鋰離子電池的充放電循環(huán)使用壽命則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%時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對比圖。圖1.3閥控鉛酸蓄電池和動力鋰離子電池在不同放電倍率下的容量從圖1.3可知，隨著鋰離子蓄電池放電的增加，實際容量下降很??；而鉛酸蓄電

6、池放電電流的增加，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(Ah20I1100%100%10I1100%91.4%5I1100%83.0%3I1100%75.4%2I199%62.5%1I198%57.2%0.5I197%47.8%（四）蓄電池使用的經濟性對比“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用和產業(yè)發(fā)展。正確評價和認識鋰離子蓄電池與閥控鉛酸蓄電池的經濟性，對推動動力鋰離子電池產業(yè)發(fā)展將產生重要影響。評估動力鋰離子電池的經濟性，不僅要評估電池的購置費用，對全生命期內的使用成本的經

7、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、充電基礎設施建設和維護費用、充電和放電效率。此外，對于用于電動車輛的動力蓄電池，還應分析運能效率。1鋰離子和閥控密封鉛酸動力電池在使用壽命期內提供的總電能（kWh）對比蓄電池使用成本的構成中，主要部分是蓄電池購置費用在使用壽命期內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提供總能量（kWh）對比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kWh39646237304920相

8、對百分比%1001179421241圖1.4鋰離子和閥控鉛酸電池在使用壽命期內提供的電能（kWh）2鋰離子和閥控鉛酸電池購置費用在使用壽命期內每kWh電能中的攤銷費用（見表4和圖1.5）。表4鋰離子和閥控鉛酸電池購置費用在使用壽命期內每kWh購置費用攤銷費用單位元蓄電池類型單價(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6.504.9511.45/22.921.831.597.001.971.718.002.251.9510.002.822.44123.38143.94154.22當前價格下各種蓄電池壽命期內電池購置費用在每kWh電能中的攤銷比較見圖5圖1.5當前價格下

9、各種蓄電池壽命期內電池購置費用在每kWh電能中的攤銷從圖1.1看出，雖然動力鋰離子電池的購置費用仍高于閥控鉛酸蓄電池，但從表4和圖1.5可以看出，動力鋰離子電池使用壽命期內每kWh攤銷費用，已經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束后，除可用于回收鉛外，已經沒有再利用的價值。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，雖然車輛已經不能使用，但仍有60Ah的容量，仍相當于100Ah鉛酸蓄電池在大于3I3放電

10、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，若用于光伏發(fā)電等固定電池，其性能優(yōu)于新的閥控鉛酸蓄電池。表5是若按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每kWh購置費用攤銷對比情況。表5計入壽命期后再利用的蓄電池在使用壽命期內每kWh購置費用攤銷對比蓄電池類型單價(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6.504.9511.4522.921.651.437.001.771.548.002.031.7610.002.532.2012.003.0414.003.5515.004.803充放電電能效率對比進行經濟性分析時，蓄電池的充放電效率是不能忽視的問題之一。充放電電能轉換效率是充入電能（Wh）與輸出電量（Wh）的比值。若充放電效率過低，直接造成充電費用增加。動力鋰離子電池充放電電能轉換效率可大于97%，鉛酸蓄電池充放電電能量轉換效率約為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運輸能力對比用于電動車輛的動力蓄電池的經濟性分析時，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，若采用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