鐵路機車電池用哪種電池好?
鋰電池技術的發(fā)展雖然進步很大,但是在鐵路機車電池應用上還是鉛酸蓄電池占主要位置,未來新能源電池的發(fā)展,聚合物鋰電池,磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池等一些環(huán)保性的電池將會慢慢代替鉛酸電池,那么鐵路機車電池用哪種電池好呢?
鐵路機車電池用蓄電池產(chǎn)品主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池和鋰電池。根據(jù)電池容量、充放電壽命、安全性和技術成熟度幾個指標對鐵路機車用蓄電池的產(chǎn)品性能進行比較分析如下:
鐵路機車電池用蓄電池上游主要為各類原材料,其中鉛酸蓄電池上游主要為鉛及鉛制品(包括鉛、鉛合金、極板、端子)、用于電池殼、隔板、板柵等制造的塑料(PP材料、ABS材料等),以及硫酸等原材料;鎘鎳電池上游主要為鎳粉、電解液等原材料;鋰離子電池上游主要為正負極材料、電解液、電極基材、隔離膜和罐材等。
據(jù)估算,隨著全球鐵路運營里程的增長,全球鐵路機車用蓄電池的市場規(guī)模也不斷增加,總體看,其市場規(guī)模波動上升。2016年全球鐵路機車用蓄電池行業(yè)市場規(guī)模約為30.50億元,較2015年的28.99億元同比增長5.24%,市場規(guī)模有所擴大。在我國一帶一路政策的推進和基礎設施促進發(fā)展下,前瞻認為全球鐵路運營里程將會進一步增加,由此推動鐵路機車蓄電池行業(yè)市場規(guī)模提升。
但是與此同時也帶來嚴重的環(huán)境污染問題,因為鉛酸蓄電池其電解液或鉛材料不僅對環(huán)境污染非常嚴重,對人體也有非常嚴重的傷害。因此在大規(guī)模使用下,對未來社會的發(fā)展是得不償失的。那么研發(fā)尋找可代替的新能源電池變成了重要的課題,而就目前的新能源電池來看,只有鋰電池族類的電池有希望,其中磷酸鐵鋰電池最有適合代替鉛酸電池的電池。
磷酸鐵鋰電池與鉛酸蓄電池對比起來有如下優(yōu)勢:
1、電池應用場合上的對比
蓄電池應用在電動叉車、牽引車、電動自行車、觀光車等方面;碳磷酸鐵鋰電池應用在電動自行車、電動汽車、公交車、基站備用電源等領域。其實它們的應用領域中磷酸鐵鋰電池基本可以代替蓄電池,而蓄電池只能代替鐵鋰電池的部分應用領域。
2、電壓上的對比
蓄電池的標稱電壓2.0V,磷酸鐵鋰電池標稱電池3.2V。鉛酸蓄電池性能穩(wěn)定,技術成熟,不易發(fā)生故障.由于傳統(tǒng)蓄電池會隨著電容量的減少而降低電壓,電壓越低或電池越舊油耗就越高,所以達不到節(jié)油和提高動力的功效。
磷酸鐵鋰電池的額定電壓比鉛酸電池的高,在放電平臺上,要優(yōu)越于蓄電池。電池采用智能芯片控制,讓電壓非常穩(wěn)定,電壓在13.2V-14.4V之間,也因此對汽車的點火系統(tǒng)能時時保持著更高更穩(wěn)的電壓,從而提高動力,火花塞的點火一直保持著最佳狀態(tài),讓每個氣缸的汽油可以完全燃燒,根據(jù)個人開的的習慣不同,省油率5%-13%之間.
3、制造原材料上的對比
蓄電池制造的材料:正極為氧化鉛,負極為鉛,電解液為硫酸;
磷酸鐵鋰電池制造的材料:正極為磷酸鐵鋰,負極為石墨,電解液為有機電解液;
蓄電池含量為鉛梯合金,內(nèi)部硫酸。
從環(huán)保上來看,鉛和硫酸對環(huán)境污染危害極大。鉛對會對環(huán)境造成危害,鉛可以通過空氣傳播,傳統(tǒng)蓄電池廠家10公里內(nèi)不允許住人,電池廠家通過廢水排放污染環(huán)境;
而磷酸鐵鋰電池則是環(huán)保無害的新能源電池。采用的都是無毒、無任何污染的材料所制成。內(nèi)部主要的原料磷與鐵還是植物肥料的主要成分,使用磷酸鐵鋰電池可以使汽車尾氣的CO、HC、CO2、O2值降低25%-30%,環(huán)保無污染符合歐洲ROHS規(guī)定。
4、體積和重量方面的對比
在能量密度上,蓄電池是100~150 Wh/kg,磷酸鐵鋰電池是30~50 Wh/kg
在相同容量下,磷酸鐵鋰電池重量輕,相同規(guī)格的電池組,重量為蓄電池的1/4左右。無法作為配重使用。
5、充放電上的對比
蓄電池可浮充電,電壓穩(wěn)定,容易控制,充電時間較長,放電穩(wěn)定。
磷酸鐵鋰電池不可浮充電,可快速充電和大電流放電,充電時間快,電壓較不穩(wěn)定,易發(fā)生危險,不易控制。
6、使用壽命上的對比
在正常使用條件下,理論上蓄電池循環(huán)壽命300 ~500次,磷酸鐵鋰電池2000次以上,磷酸鐵鋰電池壽命是蓄電池的3倍以上。
自放電率蓄電池是15~30%/月,磷酸鐵鋰電池是<3%/月,磷酸鐵鋰電池自放電率小,長期儲存時電池容量損失比蓄電池的小。
7、在工作溫度上的對比
蓄電池:充電5℃~45℃,放電-20℃~45℃
磷酸鐵鋰電池:充電-20℃~55℃,放電-30℃~70℃
磷酸鐵鋰電池比蓄電池具有更寬的環(huán)境溫度適應性。