锂电池发展的障碍

2013-05-13 20:07:06来源: 互联网
锂离子电池也存在许多缺陷:循环寿命短,充电电路复杂,对电池内部保护电路的要求很高等,尤其对全密封铝壳封装的锂离子电池来说,在其安全保护的设计上存在一个极其致命的缺陷。

  一、资源紧缺

  地壳中锂元素的比例约为0.0065%,海水中锂的总储量达2600亿t,但浓度太小,提炼困难。世界盐湖锂资源主要分布在智利、阿根廷、中国及美国。花岗伟晶岩锂矿床主要分布在澳大利亚、加拿大、芬兰、中国、津巴布韦、南非和刚果。印度和法国也发现伟晶岩锂矿床,但是不具有商业开发价值,目前世界上只有少数国家拥有可经济开发利用的锂资源。

  中南大学化学电源与材料研究所所长唐有根表示,即便是锂的成本和安全性的问题全部解决了,今后用锂电池替代汽油的话,也满足不了全部需求,因为这相当于用一种紧缺的资源去替代另一种紧缺的资源。

  二、冶炼污染

  锂离子电池中含有的六氟磷酸锂、聚丙二乙烯(醇)等化学物质会对环境造成有机污染。其含有的钴等重金属元素,也会对环境会造成危害,尤其是钴,含量相对较高,属于稀有贵重金属,具有很高的回收价值。虽然锂电池本身的污染并不严重,但锂金属在提取冶炼过程中,对环境的污染不亚于汽油产生的污染。金属锂的工业生产方法主要有熔盐电解法和真空热还原法。熔盐电解法系采用氯化锂为原料,在熔融电解槽内电解时分解为金属锂和氯气,在阴极析出锂,在阳极析出氯气。电解进行时,氯化锂离解为锂离子,向阴极移动并放电,形成的金属锂通过熔盐逐渐上升到电解槽表面或到锂收集室。在阳极析出的氯气通过熔盐上升至出口排出或收集。该法的最大缺点是电解时产生氯气污染严重,且产品质量不易控制,生产成本高。

  三、安全问题

  专家认为,市场上多半使用的高容量锂电池由于化学成分的不同,在发生质量问题时,容易出现爆炸伤人事故。而相对安全的是镍氢和镍镉电池。锂元素过于活跃,它使用时不太安全,经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况,后来经过改进型的锂离子电池,加入了能抑制锂元素活跃的成分,从而使锂电提高安全标准和高效。在锂电池发展过程中,因为采用的正负极材料及其配方不同,出现过爆炸、燃烧等不安全现象。主要是负极采用金属锂,经循环后产生枝晶,致使短路,出现燃烧爆炸;而正极材料采用钴酸锂或镍钴锂等,其化学活泼性较高,在石墨负极的配合下,一旦出现高温,容易发生爆炸燃烧。尽管实际发生的概率在十万分之一或百万分之一以上,但由于以手机及笔记本电脑等为主的电子消费品数量极大,使用范围极广,因此累计发生的安全事故绝对数量使人们感觉很多。由于这些电子消费品是人们日常生活相伴,不可或缺的用品,一旦发生安全问题,影响很大。锂离子电池的安全设计过分依赖其内部电子安全保护芯片,而没有设置必要的物理安全保护措施。在充电以及使用的过程中,一旦出现其安全保护芯片失效的故障,后果是不堪设想的,轻则出现电池内部气体积聚引起电池体涨鼓现象,重则可能因为发生电池内部短路等等异常而导致电池爆炸的悲剧发生。

  四、成本问题

  相对于铅酸蓄电池,锂电池用于电动助力车的成本较高是一个突出的特点,也是影响锂电池大规模替代铅酸蓄电池用于电动助力车的关键。锂电池的正极材料、负极材料、集流体、隔膜、电解质等主材价格比铅酸蓄电池高出很多,其组装辅材和外部电路系统成本则是铅酸蓄电池几乎没有的。虽然锂电池由于能量远高于铅酸蓄电池,因此单位功率的原辅材料成本并没有表现出来的成本差距那么大,但是二者的材料成本差距确实存在,而且差距以倍数计。由于制作工艺的原因,锂电池的人工成本比较高。在制造成本中,锂电池的人工成本占40%以上,而铅酸蓄电池的人工成本一般为10%~20%.锂电池在生产中大部分过程是不可逆的,而铅酸蓄电池是可逆修复的,因此锂电池的总体合格率较低。铅酸蓄电池使用之后的回收价值在40%以上,而锂电池的回收价值几乎是零。

关键字:锂电池  障碍

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0513/article_18368.html
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