Was ist besser: Lithium-Batterie, Graphen-Batterie oder Blei-Säure-Batterie?

Mit der Popularität von Elektrofahrzeugen achten immer mehr Menschen auf die Batterie. Die Batterie ist der Energiespeicher von Elektrofahrzeugen. Elektrofahrzeuge wandeln beim Laden elektrische Energie in chemische Energie um und speichern diese in der Batterie. Beim Einsatz von Elektrofahrzeugen wandelt der Motor die chemische Energie in der Batterie in mechanische Energie um, sodass Elektrofahrzeuge auf der Straße fahren können. Da die Batterie die Energiequelle von Elektrofahrzeugen ist, stellt sich die Frage: Welche Arten von Batterien werden derzeit in Elektrofahrzeugen verwendet und welche Batterie ist besser?

Nach der rasanten Entwicklung von Elektrofahrzeugen in den letzten Jahren werden die in Elektrofahrzeugen verwendeten Batterien hauptsächlich in Lithiumbatterien, Graphenbatterien und Blei-Säure-Batterien unterteilt. Was ist besser: Lithiumbatterien, Graphenbatterien und Blei-Säure-Batterien?

Vergleich von Lithiumbatterie, Graphenbatterie und Blei-Säure-Batterie

一、 Vor- und Nachteile einer Lithiumbatterie

1. Die Energiedichte ist hoch und die Volumenenergiedichte und Massenenergiedichte können 450 W erreichen. h/dm3 und 150W. h/kg und nehmen weiter zu.

2. Die durchschnittliche Ausgangsspannung ist hoch (ca. 3,6 V), was dreimal so hoch ist wie bei Ni-Cd- und Ni-L-Batterien.

3. Hohe Ausgangsleistung.

4. Die Selbstentladung ist gering, weniger als 10 % pro Monat, weniger als die Hälfte von Ni Cd und Ni Ml.

5. Ohne den Memory-Effekt wie bei Ni-Cd- und Ni-MH-Akkus ist die Zyklusleistung überlegen.

6. Es kann schnell geladen und entladen werden und die Kapazität kann mehr als 80 % der Nennkapazität erreichen, wenn es mit 1 °C aufgeladen wird.

7. Hohe Ladeeffizienz, grundsätzlich 100 % nach dem ersten Zyklus.

8. Der Betriebstemperaturbereich ist breit, - 30~+45 ℃. Mit der Verbesserung des Elektrolyten und der positiven Elektrode wird eine Ausweitung auf -40 bis +70 °C erwartet, und die niedrige Temperatur kann auf -60 °C erhöht werden.

9. Keine Wartung erforderlich.

10. Sie ist „umweltfreundlich“ und wird als grüne Batterie bezeichnet.

11. Lange Lebensdauer, 100 % DOD kann mehr als 900 Mal geladen und entladen werden; Beim Laden und Entladen in geringer Tiefe (30 % DOD) hat die Anzahl der Zyklen 5000 überschritten.

Nachteile der Lithiumbatterie

1. Die Kosten sind hoch, hauptsächlich aufgrund des hohen Preises des Kathodenmaterials LiC002. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Kathodentechnologie können LiMn204, LiFeP04 usw. als Kathode verwendet werden, was die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien voraussichtlich erheblich senken wird;

2. Es muss eine spezielle Schutzschaltung vorhanden sein, um eine Überladung oder Tiefentladung zu verhindern.

3. Die Kompatibilität mit normalen Batterien ist schlecht, da Lithium-Ionen-Batterien nur ausgetauscht werden können, wenn drei normale Batterien (3,6 V) verwendet werden.


二、 Vor- und Nachteile von Graphenbatterien


Graphenbatterie: Eine Graphenbatterie ist ein wabenförmiger planarer Film, der durch Kohlenstoffatome durch sp2-Hybridisierung gebildet wird. Da es sich um ein quasi zweidimensionales Material mit nur einer Atomlagendicke handelt, wird es auch Monoatomlagengraphit genannt. Basierend auf der schnellen und großen Pendelbewegung von Lithiumionen zwischen Graphenoberfläche und Elektrode wird eine neue Energiebatterie entwickelt.

1. Die Stromspeicherkapazität ist dreimal so hoch wie die des derzeit besten Produkts auf dem Markt. Die spezifische Energie einer Lithiumbatterie (vorbehaltlich der fortschrittlichsten) beträgt 180 Wh/kg, während die spezifische Energie einer Graphenbatterie mehr als 600 Whkg beträgt.

2. Das mit dieser Batterie betriebene Elektrofahrzeug kann höchstens 1000 Kilometer weit fahren und die Ladezeit beträgt weniger als 8 Minuten.

3. Lange Lebensdauer. Seine Lebensdauer ist viermal so hoch wie die einer herkömmlichen hydrierten Batterie und doppelt so hoch wie die einer Lithiumbatterie.

4. Geringes Gewicht. Die Eigenschaften von Graphen können das Gewicht der Batterie auf die Hälfte einer herkömmlichen Batterie reduzieren, was die Effizienz der Maschine, die die Batterie lädt, verbessern kann.

5. Graphen hat mehr Vorteile als herkömmliche Batterien. Die Lebensdauer ist doppelt so hoch wie die von Lithiumbatterien und viermal so hoch wie die von hydrierten Batterien.

6. Es hat eine schnellere Ladegeschwindigkeit und ist bei hohen Temperaturen langlebiger als Lithiumbatterien.


Nachteile der Graphenbatterie:

1. Derzeit hat die Graphitverdünnung noch nicht das praktische Stadium erreicht, und bis zur Massenproduktion ist es noch ein weiter Weg.

2. Bei den auf dem Markt erhältlichen Graphenbatterien handelt es sich nicht um reine Graphenbatterien. Sie sind lediglich mit einigen Graphen-bezogenen Technologien auf Basis von Lithiumbatterien ausgestattet. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithiumbatterien ist die Leistungssteigerung durch sie nur geringfügig. Darüber hinaus sind die Kosten für Graphen sehr hoch und auch der Herstellungsprozess ist sehr aufwändig. Der Herstellungsprozess von Graphenbatterien ist noch nicht ausgereift genug. Derzeit befindet es sich nur im Laborstadium und kann nicht das Niveau einer Massenproduktion erreichen.

3. Inkompatible Prozesseigenschaften. Das heißt, die übermäßige spezifische Oberfläche von Graphen wird viele Prozessprobleme bei der Dispersion und Homogenisierung der Aufschlämmung bestehender Lithium-Ionen-Batterien mit sich bringen. Wenn der Anpassungsprozess der Batteriefabrik ausgeschöpft ist und nicht genügend Gewinnspielraum durch den bahnbrechenden Fortschritt bei den Leistungsindikatoren vorhanden ist, wer ist dann bereit, diese Technologie zu nutzen? Die Oberflächeneigenschaften von Graphen werden stark vom chemischen Zustand beeinflusst, und es gibt viele Probleme bei der Chargenstabilität, der Zyklenlebensdauer usw., die derzeit die detaillierten Anforderungen der Lithiumbatterieproduktion nicht erfüllen können.


三、 Vor- und Nachteile von Blei-Säure-Batterien

Bei einer Blei-Säure-Batterie handelt es sich um eine Art Batterie, deren Plus- und Minuspole hauptsächlich aus Blei und seinen Oxiden bestehen und deren Elektrolyt eine Schwefelsäurelösung ist. Wenn sich die Blei-Säure-Batterie entlädt, ist der Hauptbestandteil des Pluspols Bleidioxid und der Hauptbestandteil des Minuspols Blei; Während des Ladevorgangs sind die Hauptbestandteile der positiven und negativen Elektroden Bleisulfat.

Vorteile von Blei-Säure-Batterien

1. Günstiger Preis: Die Blei-Säure-Batterie ist aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten, des einfachen Herstellungsprozesses und des niedrigen Rohstoffpreises sehr günstig. Darüber hinaus kann die verbrauchte Blei-Säure-Batterie recycelt werden, so dass beim nächsten Batteriewechsel die alte Batterie durch eine neue ersetzt und ein Teil der Barmittel verrechnet werden kann, wodurch sich die Anschaffungskosten reduzieren.

2. Hohe Sicherheitsleistung: Die Stabilität der Blei-Säure-Batterie ist sehr gut, selbst wenn sie während des Gebrauchs über einen längeren Zeitraum aufgeladen wird, treten keine Explosionen oder andere Probleme auf und die Sicherheitsleistung der Blei-Säure-Batterie ist hoch.

3. Reparierbar: Obwohl die Blei-Säure-Batterie während des Gebrauchs kristallisieren oder schwefeln kann, kann sie repariert werden und kann nach der Reparatur für einen bestimmten Zeitraum verwendet werden. Daher ist die Blei-Säure-Batterie reparierbar, im Gegensatz zur Lithium-Batterie, die danach nicht mehr repariert werden kann Probleme auftreten.


Nachteile von Blei-Säure-Batterien:

1. Großes Volumen und hohes Gewicht: Der Herstellungsprozess von Blei-Säure-Batterien ist ein Problem. Wenn die Kapazität von Blei-Säure-Batterien erhöht werden soll, benötigen sie ein größeres Volumen und das Gewicht wird höher, was das Bewegen erschwert.

2. Kurze Lebensdauer: Der Blei-Säure-Akku wird etwa 300–350 Mal geladen und entladen und kann normalerweise etwa 2–3 Jahre lang verwendet werden.

3. Umweltverschmutzung: Obwohl Cadmium nicht mehr in Blei-Säure-Batterien verwendet wird, verursacht es dennoch Umweltverschmutzung, wie Wasserverschmutzung und Landverschmutzung.

Schlussfolgerung: Basierend auf dem obigen Vergleich der Bedingungen hat eine Lithiumbatterie mehr Vorteile als eine Graphenbatterie und eine Blei-Säure-Batterie hinsichtlich der Reife der F&E-Technologie, der Herstellungskosten, der marktwirtschaftlichen Vorteile und des Umweltschutzes.