电动车电池大揭秘:新兴电池为何干不过“老顽固”铅酸?

铅酸电池的江湖地位

电动车电池大揭秘:新兴电池为何干不过“老顽固”铅酸?-有驾
#百度带货春令营#在电动车的世界里,电池就如同心脏一般关键。铅酸电池作为元老级选手,虽说一直被吐槽耐用性欠佳,动不动就得更换,可令人意外的是,它在电动车电池市场里,依旧稳稳地坐在 “头把交椅” 上 ,占据着高达 80% 的市场份额,着实让人好奇,这背后到底藏着什么秘密?

钠电池的崛起与 “碰壁”

钠电池闪亮登场

近几年,钠电池在两轮电动车领域闪亮登场,吸引了不少人的目光。从技术原理来讲,钠电池和锂电池有相似之处,都是依靠离子在正负极之间移动来实现充放电 。可别小瞧了钠电池,它有着不少闪光点。在能量密度上,钠电池比传统的铅酸电池要高,这意味着在同样的体积或者重量下,钠电池能存储更多的电能,让电动车跑得更远。像超威集团发布的应用于两 / 三轮电动车的钠离子电池,采用复合焦磷酸铁钠技术,在能量密度上就有不错的表现。

充电速度也是钠电池的一大亮点,很多钠电池能够实现快速充电,大大缩短了充电时间,为用户节省了不少时间成本。而且,钠电池的使用寿命也比较长,充放电循环次数较多,从长远来看,能减少用户更换电池的频率,降低使用成本。在低温性能方面,钠电池更是把铅酸电池远远甩在了后面,即使在寒冷的冬天,也能保持较好的放电性能,不会出现像铅酸电池那样因为低温而大幅缩短续航里程的情况 。比如雅迪的钠电池电动车,在 - 20 度的环境下,放电率依然超过 92%,在 - 40 度至 55 度都能够正常放电。

现实的冷水泼来

不过,钠电池想要完全取代铅酸电池,还有很长的路要走。首先就是成本和价格问题。虽然从理论上来说,钠资源丰富,成本应该比较低,但目前钠电池的生产工艺还不够成熟,生产过程中的一些难题导致了成本居高不下。像钠离子的半径比锂离子大,使得正极材料与铝箔的界面结合力下降,正极浆料涂布容易开裂,这不仅降低了成品率,还增加了生产成本。为了解决这些问题,企业需要投入更多的资金用于研发和改进生产设备,这些成本最终都会转嫁到消费者身上,导致钠电池价格昂贵。就拿市场上常见的 48V20ah 的电池来说,铅酸电池才 400 多元,而同样容量的钠电池价格在 1000 - 1100 元,如果是 48V24ah 的型号,钠电池价格更是到了 1300 - 1400 元左右,这么大的价格差距,让很多消费者望而却步。

市场上钠电池相关的车型选择也比较少。钠电池需要有专用的电池仓以及充电头,这就要求电动车厂家对车型进行重新设计和改造,增加了生产成本和研发周期。因此,市面上与之匹配的车型并不多,消费者可选择的款式有限。即使有一些品牌推出了钠电池电动车,其外观和配置也可能无法满足消费者多样化的需求。而且,由于车型少,相关的售后配套服务也不够完善,一旦电池出现问题,维修和更换都比较麻烦,这也影响了消费者购买钠电池电动车的积极性。

还有一个重要的因素是,目前钠电池行业缺乏相应的强制性标准。没有统一的标准,就容易出现产品质量参差不齐的情况,这让很多商家和消费者心存顾虑。商家担心进货后遇到质量问题难以处理,消费者则担心购买到不安全、质量差的产品。在这种情况下,大家更倾向于选择技术成熟、标准完善的铅酸电池。

锂电池的 “雄心” 与困境

锂电池的闪光点

锂电池作为后起之秀,有着很多令人瞩目的优势。它的能量密度大,是铅酸电池的 6 - 7 倍,这意味着相同重量的锂电池和铅酸电池,锂电池能够储存更多的电能,为电动车提供更持久的动力,大大延长了电动车的续航里程。以常见的磷酸铁锂电池为例,其能量密度可达 140Wh/kg 左右,而三元锂电池更是能达到 240Wh/kg 左右 ,相比之下,铅酸电池的能量密度仅在 40 - 70Wh/kg。

重量轻也是锂电池的一大突出优势,相同体积下,锂电池的重量约为铅酸产品的 1/5 - 1/6。这对于电动车来说非常关键,减轻了车身重量,不仅让骑行更加轻松灵活,还能在一定程度上降低能耗,进一步提升续航能力。同时,锂电池的使用寿命较长,正常情况下可以达到 6 年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池在 1C(100% DOD)充放电条件下,甚至有可以使用 10,000 次的记录 ,而铅酸电池的使用寿命通常只有 2 - 3 年,充放电次数也相对较少。

在充电方面,锂电池支持快充技术,能够在短时间内为电池补充大量电量,大大节省了用户的充电时间。而且锂电池的自放电率很低,一般可做到 1%/ 月以下,不到镍氢电池的 1/20,这就保证了即使电动车长时间停放,电池也不会出现明显的电量损耗。另外,锂电池在高低温环境下都能有较好的适应性,可以在 - 20℃ - 60℃的环境下使用,经过特殊工艺处理后,甚至能在 - 45℃的极端低温环境下正常工作,这是铅酸电池难以企及的。正是因为这些优点,锂电池在手机、笔记本电脑、电动汽车等领域都得到了广泛的应用。在电动汽车领域,特斯拉 Model 3 就采用了锂电池作为动力来源,凭借锂电池的高能量密度,实现了长续航和高性能的驾驶体验。

难以突破的障碍

不过,锂电池想要在电动车市场全面取代铅酸电池,还有不少难关要过。安全性问题一直是锂电池备受诟病的地方。由于锂电池内部能量密度大,在过充、过放、高温等滥用条件下,有可能产生燃烧或爆炸 ,这给用户带来了很大的安全隐患。近几年,我们也经常能看到一些关于锂电池电动车起火爆炸的新闻报道,这些事件让很多消费者对锂电池望而却步。尽管现在一些大品牌采用了 BMS 电池管理系统来监测电池实时状态,避免过充、过放等情况,但仍然无法完全消除消费者心中的担忧。

成本和价格也是制约锂电池普及的重要因素。锂电池的生产对工艺和设备要求较高,而且其所需的原材料,如碳酸锂等,属于稀缺资源,主要依赖进口,这就导致了锂电池的生产成本居高不下。反映在市场价格上,锂电池的价格通常是铅酸电池的 2 - 3 倍。比如,一组普通的 48V20ah 的铅酸电池价格可能在 400 - 500 元左右,而同样规格的锂电池价格则要 1000 - 1500 元,如此大的价格差距,对于很多注重性价比的电动车消费者来说,是很难接受的。虽然从长期使用成本来看,锂电池的使用寿命长,百公里折旧成本相对较低,但较高的初始购买成本还是让很多消费者选择了更便宜的铅酸电池。

在市场配套方面,锂电池也存在一些不足。目前市场上支持锂电池的电动车车型虽然在逐渐增加,但相比铅酸电池电动车,其选择范围还是相对较窄。而且,由于锂电池技术更新换代较快,不同品牌和型号的锂电池在规格、接口等方面可能存在差异,这就导致了相关的售后维修和电池更换服务不够完善,一旦锂电池出现问题,消费者可能面临维修难、配件难找、维修成本高等问题,这也影响了消费者购买锂电池电动车的意愿。

氢能自行车的 “叫好不叫座”

氢能自行车的美好设想

氢能自行车的出现,给人们描绘了一幅无比美好的出行蓝图。从环保角度来看,它简直是 “零污染” 的代名词,氢气在燃料电池中发生化学反应产生电能,驱动车辆前行,而整个过程唯一的排放物就是水,不会像燃油车那样排放出一氧化碳、碳氢化合物等污染物,也不会像电动车在发电过程中间接产生碳排放,对改善城市空气质量有着极大的帮助。

在加氢方面,其便捷性也令人期待。理想状态下,加氢过程就如同给汽车加油一样迅速,只需短短几分钟,甚至像一些宣传中所说,10 秒钟就能完成换氢,这和电动车漫长的充电时间相比,优势明显,大大节省了用户的时间成本,也彻底解决了电动车的续航焦虑问题。而且,氢能自行车的重量相对较轻,这使得骑行更加轻松灵活,即便是长途骑行也不会让人感到过于疲惫。再加上其安静的运行特点,不会产生嘈杂的噪音,让骑行变得更加惬意,仿佛穿梭在城市中的无声使者。如果氢能自行车能够普及,城市的交通拥堵状况或许也能得到一定程度的缓解,人们的出行将变得更加高效、环保、舒适。

落地的重重困难

然而,现实却给氢能自行车的美好设想泼了一盆冷水。目前,氢能自行车的推广主要依赖于共享单车模式,个人购买的情况少之又少。这是因为氢能自行车高昂的售价让普通消费者望而却步,一辆普通的氢能自行车,整车价格在 8000 - 15000 元,是普通电动车价格的数倍之多,如此高的价格门槛,使得大部分消费者更愿意选择价格亲民的传统电动车。

基础设施建设不足也是制约氢能自行车发展的重要因素。加氢站的数量极为稀少,全国加氢站的数量仅有 300 多座,而且分布不均,主要集中在广东、上海、山东、河北等地,很多城市甚至一座加氢站都没有。这就导致氢能自行车的加氢极为不便,用户往往需要花费大量的时间和精力去寻找加氢站,这无疑大大降低了氢能自行车的实用性。没有完善的加氢基础设施,氢能自行车就如同失去了 “补给站” 的战士,难以在市场上大规模推广。

成本降不下来也是氢能自行车面临的一大难题。氢燃料电池的成本昂贵,在一定程度上制约了氢能自行车的大规模推广和普及。虽然从理论上来说,氢能自行车的使用成本可能并不高,比如有报道称用户只需花费 8 元钱的成本,就能让氢能车行驶 80 - 100 公里,但前期的高昂购置成本以及加氢站建设成本,使得整个产业链的成本居高不下。为了降低成本,企业需要不断投入研发,改进技术,但这需要大量的资金和时间,短期内很难实现成本的大幅下降。

安全问题也让很多人对氢能自行车心存疑虑。氢气是一种易燃易爆的气体,储氢罐在遇到碰撞或高温时可能引发泄漏甚至爆炸,这给用户的人身安全带来了潜在威胁。尽管现在的技术在不断提高储氢的安全性,比如采用固态氢储存方式以及超过国家标准的爆破压力设计,但一旦发生安全事故,后果不堪设想,这也让很多消费者在选择时犹豫不决。

综上所述,虽然钠电池、锂电池和氢能自行车都有着各自的优势,但在成本、安全性、市场配套等诸多因素的综合影响下,它们目前还难以撼动铅酸电池在电动车电池市场的主导地位。不过,科技的发展日新月异,相信随着技术的不断进步和完善,未来电动车电池市场的格局或许会发生新的变化。

铅酸电池的 “底气” 所在

技术成熟,安全可靠

铅酸电池的历史可以追溯到 1859 年,由法国物理学家加斯东・普兰特发明,距今已有 160 多年的历史。在这漫长的时间里,铅酸电池经历了无数次的技术改进和优化,技术已经相当成熟,性能稳定可靠 。从结构上看,铅酸电池由正负极板、隔板、电解液、电池槽等部分组成,其工作原理是基于铅和硫酸的化学反应来实现充放电。这种简单而稳定的结构,使得铅酸电池在使用过程中具有较高的安全性。

在正常使用条件下,铅酸电池很难发生热失控等危险情况。即使出现过充电的情况,铅酸电池最多也就是出现鼓包变形的现象,不会像锂电池那样容易引发燃烧或爆炸。根据中国电池行业协会的数据显示,2023 年铅酸电池的安全事故率仅为 0.001%,远低于其他类型电池。而且铅酸电池的温度适应范围广,在零下 20 度到 45 度之间都能正常工作,在一些极端环境下也能保持较好的性能。它还配备了完善的防爆阀门,即使在极端情况下也能有效预防安全事故,2023 年国内铅酸电池爆炸事故仅有 3 起,且都是因为使用年限过长导致,这些都让消费者对铅酸电池的安全性充满信心。

性价比高,经济实惠

铅酸电池的价格相对较低,这是它备受消费者青睐的重要原因之一。以常见的 48V20ah 的铅酸电池为例,市场价格一般在 400 - 500 元左右,对于大多数消费者来说,这个价格是比较容易接受的。而且铅酸电池可以回收再利用,旧电池有一定的残值。一般情况下,旧电池的残值可达 40% 左右,消费者在更换新电池时,可以通过以旧换新的方式,用旧电池抵扣一部分费用,进一步降低了更换电池的成本。比如超威 48V23Ah 石墨烯电池,以旧换新可节省近 300 元,这对于注重性价比的消费者来说,无疑是非常有吸引力的。

从长期使用成本来看,铅酸电池也具有一定的优势。虽然它的使用寿命相对较短,一般为 2 - 3 年,但由于价格便宜,即使需要频繁更换,总体的使用成本也不会太高。相比之下,锂电池虽然使用寿命长,但初始购买价格高,综合考虑下来,对于一些预算有限的消费者来说,铅酸电池显然是更经济实惠的选择。

满足日常,无需 “高配”

对于大多数电动车用户来说,他们使用电动车主要是用于短途代步,比如上下班通勤、接送孩子上下学、购买日常生活用品等。据统计,我国电动车用户的日均行驶里程大多不超过 15 公里,在这种使用场景下,铅酸电池的续航能力完全能够满足需求。一组 48V20Ah 的铅酸电池,续航里程可达 50 公里左右,基本上可以做到三天一充,完全能够满足日常的出行需求 。消费者没有必要为了追求更高的续航里程和其他性能,而花费更多的钱去购买配备钠电池、锂电池的电动车。

而且,铅酸电池的性能虽然相对一些新型电池来说没有那么突出,但对于日常的短途骑行已经足够。它的动力输出平稳,能够满足用户在城市道路上的正常行驶需求。对于大多数普通消费者来说,他们更注重的是电动车的实用性和性价比,而铅酸电池正好能够满足这些需求。

升级换代,焕发新生

随着科技的不断进步,铅酸电池也在不断进行技术升级和改进,其中石墨烯电池就是铅酸电池升级后的典型代表。石墨烯电池在本质上仍属于铅酸电池的一种,但它在内部结构和材料应用上进行了显著的改进和优化 。通过加入石墨烯材料,改进板栅结构,石墨烯电池的内阻降低,导电性能大幅提升,能够提供更大的容量和更充足的电流。

在使用寿命方面,石墨烯电池也有了很大的提升。传统铅酸电池的充放电循环次数有限,使用寿命相对较短,而石墨烯电池通过增加充放电循环次数,大幅延长了使用寿命,可达到 4 年左右,减少了用户更换电池的频率,降低了维护成本。在耐低温性能上,石墨烯电池同样表现出色,即使在寒冷的冬季,也能保持较高的电量水平,确保电动车的续航里程不会因温度下降而大幅减少。像雅迪第 3 代石墨烯 plus 电池,在 - 20℃环境下,容量仍能保持 85% 以上,让用户在冬季也能安心出行。这些技术改进,让铅酸电池在面对新兴电池的竞争时,依然能够保持自己的竞争力。

未来的电池格局猜想

展望未来,电动车电池市场的竞争态势必将愈发激烈。新兴电池技术如钠电池、锂电池、氢能电池等,凭借其各自独特的优势,必然会在市场中不断拓展自己的份额。钠电池若能在成本控制和生产工艺上取得突破,解决价格高昂和车型配套不足的问题,有望在中高端电动车市场分得一杯羹;锂电池随着安全性的提升和成本的进一步降低,或许会在对续航和性能要求较高的用户群体中获得更大的市场空间;氢能自行车若能攻克加氢基础设施建设和成本难题,也可能在特定的出行场景中崭露头角 。

不过,铅酸电池也不会轻易让出自己的 “地盘”。它凭借着成熟稳定的技术、超高的性价比以及不断升级的性能,在满足日常短途出行需求的电动车市场中,仍将保持强大的竞争力。在未来很长一段时间内,铅酸电池与新兴电池技术或许会呈现出一种相互竞争又相互补充的局面,共同推动电动车行业的发展。

那么,你认为未来哪种电池会成为电动车电池市场的主流呢?欢迎在评论区留言分享你的看法,一起探讨电动车电池的未来走向。

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