鉛酸電池生命力旺盛,可以有新的作為
楊院士介紹,鉛酸電池經(jīng)歷150年而不衰,在鎳-鎘電池、鎳-氫電池、鋰離子電池等新型電池相繼上市的幾十年中,仍能牢固地占據(jù)大部分市場(chǎng)份額;我國(guó)電動(dòng)自行車年產(chǎn)近2000萬(wàn)輛,絕大多數(shù)配用鉛酸電池;全世界的各種內(nèi)燃機(jī)車,每一輛都用一塊鉛酸電池,這絕非偶然。除了其技術(shù)成熟、廉格低價(jià)、安全性高等傳統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)外,與它近些年在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展了許多新技術(shù)密切相關(guān),如三維及雙三維結(jié)構(gòu)電極和全密封式、管式、水平式等新結(jié)構(gòu);使用新的鉛合金電極,可促進(jìn)比能量逐漸提高,循環(huán)壽命可長(zhǎng)達(dá)4500次(70%DOD)。鉛酸“超級(jí)電池”也是其中的一種最新技術(shù)。所以說(shuō),鉛酸電池沒有過(guò)時(shí),鉛酸電池有新技術(shù)。
什么是鉛酸“超級(jí)電池”?所謂鉛酸“超級(jí)電池”,UltraBattery,是將超級(jí)電容器與鉛酸電池的并聯(lián)使用(可稱“外并”),進(jìn)化為“內(nèi)并”(lead-acidbatterywithacarbonsupercapacitorcombination),就是將雙電層電容器的高比功率、長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)融合到鉛酸電池中,在保持“外并”提高功率、延長(zhǎng)電池壽命優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),又能簡(jiǎn)化電路,提高比能量,并降低總費(fèi)用。它在我國(guó)已經(jīng)大發(fā)展的電動(dòng)自行車和正在啟動(dòng)的電動(dòng)汽車中,將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鉛酸“超級(jí)電池”的關(guān)鍵技術(shù)有二,一是適合于硫酸電解液的高性能電容炭材料,二是電容炭與鉛負(fù)極的復(fù)合。
在綜合了各種新技術(shù)后,鉛酸電池的比能量可以提高到60-80wh/kg,功率可以提高到600-700w,這已經(jīng)接近鋰電池的技術(shù)指標(biāo)。
863計(jì)劃應(yīng)該支持鉛酸電池的技術(shù)發(fā)展
最近,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布,撥款24億美元支持美國(guó)48個(gè)項(xiàng)目發(fā)展“下一代電池和電動(dòng)車”生產(chǎn),其中就包括了鉛酸電池,分別安排3430萬(wàn)美元和3250萬(wàn)美元支持兩家公司發(fā)展鉛酸“超級(jí)電池”項(xiàng)目。令人矚目的是,該計(jì)劃沒有提到氫電池和燃料電池。
楊裕生院士呼吁這“外來(lái)的和尚會(huì)念經(jīng)”,能夠感動(dòng)中國(guó)的“菩薩”,不再對(duì)鉛酸電池存有偏見,應(yīng)該扎扎實(shí)實(shí)地支持一把鉛酸電池。楊院士建議中國(guó)863計(jì)劃應(yīng)該明確支持鉛酸“超級(jí)電池”,不宜遲疑。為此,他建議政府拿出4500萬(wàn)人民幣(相當(dāng)于美國(guó)的1/10),支持2、3個(gè)產(chǎn)-研組合,再加上企業(yè)的1:1配套資金,用兩年的時(shí)間研制鉛酸“超級(jí)電池”及其電容炭,并形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。這也是應(yīng)對(duì)金融危機(jī)、拉動(dòng)內(nèi)需的最好舉措之一。
鋰電池是未來(lái)的發(fā)展方向,但技術(shù)仍然有待提高
楊院士認(rèn)為鋰電是個(gè)很好的發(fā)展方向,但目前首先要解決安全性和合格率問(wèn)題。
鋰電的安全性一直為大家所擔(dān)心。2009年手機(jī)鋰電池在中國(guó)發(fā)生爆炸7次,死3人,從技術(shù)上來(lái)講,手機(jī)鋰電池相對(duì)簡(jiǎn)單,沒有串聯(lián)、并聯(lián)的問(wèn)題。據(jù)了解,手機(jī)鋰電池的能量大概是2wh,按照國(guó)際上的統(tǒng)計(jì),爆炸的概率是千萬(wàn)分之一,而一輛公交車鋰電池的能量大概是20萬(wàn)wh,如果按瓦時(shí)數(shù)和手機(jī)鋰電池相比,爆炸的概率可能會(huì)是百分之一,這是不容忽視的問(wèn)題。鋰電池行業(yè)要真正解決電池的安全問(wèn)題,否則將來(lái)后果不堪設(shè)想。到底是好看重要,還是安全重要,行業(yè)人士要重視。
第二個(gè)是鋰電池的合格率問(wèn)題。除了大容量鋰離子動(dòng)力電池的技術(shù)要提升外,還要進(jìn)一步提高正品率。
純電動(dòng)汽車最為節(jié)能減排
發(fā)展電動(dòng)汽車的瓶頸是觀念,而不是單純的技術(shù)。在各類電動(dòng)汽車中,純電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)最大:一是不用油,100萬(wàn)輛純電動(dòng)轎車每日約可替代汽油1萬(wàn)噸;二是無(wú)污染;三是全費(fèi)用(車價(jià)+能源價(jià))有可能低于燃油汽車;四是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)油路和水路,使用、維修方便;五是電池可在夜間利用廉價(jià)“谷電”和現(xiàn)成的電網(wǎng)線路充電,既推銷了“谷電”(主要是核電和風(fēng)電),替電網(wǎng)“分散調(diào)峰”,又可節(jié)省大量建設(shè)儲(chǔ)能電站的經(jīng)費(fèi)。
我國(guó)應(yīng)該跨越式、優(yōu)先發(fā)展一次充電可行駛150-200公里左右的純電動(dòng)汽車。
另外,應(yīng)用于電動(dòng)汽車的各種動(dòng)力電池都有發(fā)展空間,各種電池要“各展所能,公平競(jìng)爭(zhēng)”。
鉛酸電池在新能源規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中具有優(yōu)勢(shì)
談到中國(guó)的新能源發(fā)展,楊院士指出,鉛酸電池在規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中具有優(yōu)勢(shì)。在新能源儲(chǔ)能電池領(lǐng)域,其業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)完成了鉛酸電池用于長(zhǎng)循環(huán)壽命電力儲(chǔ)存系統(tǒng)試驗(yàn)。該系統(tǒng)與總的供電系統(tǒng)相連,進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行。試驗(yàn)的電力儲(chǔ)存系統(tǒng),3個(gè)機(jī)組最大功率分別為100kW、100kW、400kW,連續(xù)運(yùn)行了兩年半,沒出現(xiàn)電池電壓的下降、電壓差異的增加等問(wèn)題,系統(tǒng)運(yùn)行良好。確認(rèn)了鉛酸電池電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的實(shí)用性。
同時(shí),新能源儲(chǔ)能電池的發(fā)展必須要考慮成本和壽命,鉛酸電池性能穩(wěn)定,價(jià)格便宜。中國(guó)防化研究院軍用化學(xué)電源研究與發(fā)展中心已研究軍用電池十年,積累了電池需求論證、總體研究、技術(shù)開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),特別關(guān)注大規(guī)模儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展,尤其推薦鉛酸電池在此領(lǐng)域的應(yīng)用。
鉛酸電池行業(yè)要注重防治鉛的污染
人們一說(shuō)到鉛酸電池,往往必說(shuō)鉛有污染環(huán)境的問(wèn)題。其實(shí)鉛酸電池是所有電池中回收率最高的品種,而且大企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)鉛也已有嚴(yán)格控制。要切實(shí)解決的是鉛礦開采冶煉中和廢電池再生中的鉛、酸污染;只要環(huán)保部門認(rèn)真負(fù)責(zé)抓緊,企業(yè)重視落實(shí)環(huán)保措施,問(wèn)題并不難解決。
目前鉛電池行業(yè)要努力實(shí)現(xiàn)從鉛的開采、電池生產(chǎn)、舊電池回收利用的全封閉操作,這樣可以最大限度地減少鉛的污染。核電為什么沒有污染環(huán)境的擔(dān)心,因?yàn)楹穗姷脑镶檹拈_采到回收,整個(gè)過(guò)程的環(huán)保都做得很好。鉛酸電池產(chǎn)業(yè)鏈可以借鑒核電生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。
另外新的鉛酸“超級(jí)電池”內(nèi)的用鉛量比現(xiàn)有鉛酸電池大為減少,使用壽命延長(zhǎng)又能減輕再生的工作量,這些均直接有利于減輕鉛的污染。
鉛酸電池的生產(chǎn)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
最后,楊院士談到鉛酸電池的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。他說(shuō),現(xiàn)在新型鉛酸電池(比如管式電池)和舊電池回收業(yè)務(wù)的設(shè)備很多還是采用進(jìn)口設(shè)備。進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴,妨礙了大規(guī)模推廣應(yīng)用。中國(guó)的電池企業(yè)在進(jìn)口生產(chǎn)設(shè)備后,一定要考慮盡快實(shí)現(xiàn)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是個(gè)很好的商機(jī),也是推動(dòng)中國(guó)電池行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的機(jī)會(huì)。設(shè)備的價(jià)格降下來(lái)后,企業(yè)都可以采用先進(jìn)的不產(chǎn)生污染的設(shè)備。希望中國(guó)鉛酸電池行業(yè)人士一起努力,在從開采到舊電池回收整個(gè)過(guò)程中,盡早有計(jì)劃地推動(dòng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。
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