国标电动自行车
燃油动力汽车启动系统
新能源汽车的动力电池
旅居车储能电池
电力与通信领域储能电站
这就是磷酸铁锂电池的适用范围,可以说几乎覆盖全领域。
在锂电池普及之前,电动车均称之为“电瓶车”,包括三轮和低速四轮车也不例外;原因正是使用的化学电源均为铅酸电瓶,类型分为电瓶车多使用干荷铅酸电瓶,燃油汽车使用的启动电瓶则多为免维护型(QW)铅酸电瓶。两者的区别在于免维护型在出厂销售之前会加注好电解液,干荷铅酸电瓶则是在销售装车之前才会加注,这样的电瓶有什么缺点呢?找到它的缺点就能理解铁锂电池的优势了。
铅酸电瓶的缺点就在于主要成分,包括铅、二氧化铅、硫酸溶液(电解液);在充电时是通过电网的电流催化反应,分解极板的硫酸铅,充电完成后的放电过程则是电解液与极板反应生成硫酸铅,过程中产生电流。
每次放电过程中都会产生一些无法还原的多层硫酸铅结晶体,放电时无法还原则会影响电解液的性能;同时极板的多层晶体会影响电解液渗透与反应的效率,也会影响放电容量。说白了就是每次充电都在让铅酸电池的容量减少且性能变差,虽说所有类型的电池都有这个问题,但是铅酸电瓶完整充放电350次左右就会报废——电瓶、锂电池等等都是蓄电池,那么铁锂电池有什么优势呢?其实主要是使用寿命。
磷酸铁锂电池的使用寿命会有多长呢?
都以完整充放电为标准,三类型的电池标准大致如下。
铅酸电瓶 350-400次
镍钴锰三元锂 1500-2000次
磷酸铁锂电池 2000-3000次
这是使用到报废标准的极限,目前有能够达到4000次左右的铁锂电池。毫无疑问还是铁锂电池的使用寿命最长,即便只有2000次左右,对于任何类型的机动车而言基本都等于终身免维护。
比如国标电动自行车(偶尔代步使用ing)的铁锂电池,续航里程按照50公里为标准,如果作为通勤工具基本是2~3天充电一次;即便按照两天充电一次为基础来计算,一年也不过是充电182.5次,十年充电也还没有到极限,当然后期的续航里程是会逐渐缩短的,但综合充电频率的增长计算也能用接近10年……而像个人使用的电动自行车十天八天也骑不了一次,电池估计能用到老。
至于各类三元锂电池的使用寿命确实会短一些,但用于电瓶车其实也能满足;只不过主流的镍钴锰三元锂的制造成本过高,钴元素的价格波动非常大,所以即便是汽车也难以承受,主流代步车型都在转向磷酸铁锂。然而汽车的转型带来的可能是机动车全领域的转型,因为汽车的电池需求量很大,各大供应商的竞争也越来越激烈;过剩的产能就要开拓其他领域,比如国标电动自行车。
很多国标车都已经使用了铁锂电池,重点是价格并不比曾经使用铅酸电瓶的车辆高;铁锂电池在激烈的竞争中,基本做到了1kwh的成本与铅酸电瓶相当、甚至有些低密度铁锂电池的价格可以更低。
自行组装与替代电瓶可以操作吗?
电瓶车可以自行更换电池,只要电池组的电压、电流与控制器和电机匹配即可;单节磷酸铁锂电池的电压很低,一般都是3.65v、标称电压3.2v;国标电动自行车的电压为48v,需要的是15节电池串联——串联升压,并联扩容。
以15节电芯(形成电池组之后的电池称之为电芯)成组,虽然数量比较多但容量却不高,比如单节只按“毫安时”计算的电池,串联后的容量也会很大;比如3.2V-1000mAH,1Ah=1000mAh,升压之后就是48V-1Ah,实际只等于0.048度电。所以选择电芯得是容量大一些的,一般在3.2V-5000mAh左右即可,串联的单组等于48v-5Ah 0.24度电,以30节电池分别串联两组,之后将两组(每组为一个模块)进行并联,最终得到的电池组就是48V-10Ah 0.48度电,觉得不够可以再增加。
燃油汽车的启动电瓶也可以用铁锂电池替代,量产车也已经有使用磷酸铁锂12V启动电瓶的车,恰巧正在使用的车就是这种电池;启动电池的标准一般为12v-60Ah左右,折算后为0.72度,四节电池串联即可达到启动电瓶的电压标准,铁锂电池有单节超过10000mAh的选项,也就一节机油10AH,四节串联等于12V-10Ah,也就是0.12度。
那么共计使用20节或块铁锂电池,以四节串联、五组并联的方式,能够达到的标准就是12-50Ah,也就是0.6度电——这个启动电池组用十年八年后,容量可能还有0.4-0.5;而铅酸电瓶以相同的频率使用,相同的节点可能已经更换两到三块电瓶了,所以铁锂电池即便成本投入略高一些,但实际上的性价比还是更高的。
结语:房车储能电池和发电站使用的储能电站的电池也以磷酸铁锂为主,这里就不再赘述了;未来的电摩和国标电动自行车,以及国标低速微型乘用车也都会用这种电池,铅酸电瓶是注定要被淘汰的,过短的使用实名和铅这种重金属对土壤和水源的破坏都是但问题;虽说铅可以回收再制造,但按照标准流程回收的成本比回收铅的成本还要高,一般没有企业会原因去做铅酸电瓶的回收制造,结果出现了一些不规范的小作坊“任性”的处理废旧电瓶,造成的污染问题也比较突出。
所以铅酸电瓶已经是个大问题,曾经无法替代无非是因为价格最低,但只要铁锂电池的成本下探到相当的程度就能取而代之了。