La diferencia entre baterías de plomo-ácido y baterías de litio

Las baterías de litio y las baterías de plomo-ácido son dos tipos de baterías que se utilizan ampliamente en la actualidad. Algunas personas llaman a las baterías de litio un "sustituto" de las baterías de plomo-ácido, pero creo que solo se puede decir que las baterías de litio son mejores que las baterías de plomo-ácido en algunos aspectos como nuevos materiales energéticos, como el costo y el rendimiento de descarga, pero en algunas áreas son plomo-ácido. La batería sigue siendo la corriente principal. Por lo tanto, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que la batería de litio pueda reemplazar la batería de plomo-ácido. Lo siguiente se centrará en la diferencia entre la batería de litio y la batería de plomo-ácido.

Primero, introducción a la batería de litio

Una batería de litio es un tipo de batería que utiliza un metal de litio o una aleación de litio como material de electrodo negativo y utiliza una solución de electrolito no acuoso. Las baterías de metal de litio fueron propuestas y estudiadas por primera vez por Gilbert N. Lewis en 1912. En la década de 1970, MSWhitTIngham propuso y comenzó a investigar las baterías de iones de litio. Debido a las propiedades químicas muy activas del metal de litio, el procesamiento, almacenamiento y uso del metal de litio son muy exigentes para el medio ambiente. Por lo tanto, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo.

La batería de iones de litio funciona:

Una batería de iones de litio es generalmente una batería que utiliza un óxido metálico de aleación de litio como material de electrodo positivo, grafito como material de electrodo negativo y un electrolito no acuoso.

La reacción que ocurre en el electrodo positivo cargado es: LiCoO2 == Li (1-x) CoO2 + XLi ++ Xe- (electrón)

La reacción que ocurre en el electrodo negativo de carga es: 6C + XLi ++ Xe- = LixC6

Reacción total de la batería recargable: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO2 + LixC6

electrodo positivo

Material de cátodo: hay muchos materiales de cátodo opcionales, y la mayoría de los productos principales utilizan fosfato de hierro y litio. Diferentes comparaciones de materiales de cátodos:

Reacción positiva del electrodo: los iones de litio se incrustan durante la descarga y los iones de litio se desintercalan durante la carga. Al cargar: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-descarga: Li1-xFePO4 + xLi ++ xe- → LiFePO4.

electrodo negativo

Material del ánodo: se utiliza principalmente grafito. Una nueva investigación ha encontrado que el titanato puede ser un mejor material.

Reacción negativa del electrodo: los iones de litio se desintercalan durante la descarga y los iones de litio se incrustan durante la carga.

Al cargar: xLi ++ xe- + 6C → LixC6

Al descargar: LixC6 → xLi ++ xe- + 6C

En segundo lugar, introducción a la batería de plomo-ácido

Una batería de plomo-ácido (VRLA) es una batería cuyo electrodo está compuesto principalmente de plomo y su óxido, y el electrolito es una solución de ácido sulfúrico. Cuando se descarga la batería de plomo-ácido, el componente principal del electrodo positivo es el dióxido de plomo y el componente principal del electrodo negativo es el plomo. En el estado de carga, los componentes principales de los electrodos positivo y negativo son el sulfato de plomo.

Una batería de plomo-ácido de celda única tiene un voltaje nominal de 2,0 V, se puede descargar a 1,5 V y se puede cargar a 2,4 V. En la aplicación, a menudo se utilizan en serie seis baterías de plomo-ácido de una sola celda para formar una batería de plomo-ácido nominalmente de 12V. También hay 24 V, 36 V, 48 V, etc.

Características principales de la batería de plomo ácido

1, sello de seguridad

En funcionamiento normal, el electrolito no se escapa de los terminales o la carcasa de la batería. Sin ácido libre

El separador de aspiración especial mantiene el ácido en el interior y no hay ácido libre dentro de la batería, por lo que la batería se puede colocar en cualquier posición.

2, el sistema de gas

Una vez que la presión interna de la batería supera el nivel normal, la batería VRLA liberará el exceso de gas y se volverá a sellar automáticamente para garantizar que no haya exceso de gas en la batería.

3, mantenimiento sencillo

Dado que el sistema de composición de gas convierte el gas generado en agua, no se agrega agua durante el uso de la batería VRLA.

4, larga vida útil

Una batería VRLA de aleación de plomo-calcio con una estructura resistente a la corrosión puede flotar durante 10-15 años.

5, calidad estable, alta fiabilidad

Utilizando tecnología de producción avanzada y un estricto sistema de control de calidad, la batería VRLA tiene una calidad estable y un rendimiento confiable. El voltaje, la capacidad y los sellos se prueban al 100% en línea.

6, certificación de seguridad

Todas las baterías VRLA están listadas por UL.

Campo de aplicación de baterías de plomo ácido

Como fuente de energía de respaldo

(1) Telecomunicaciones

(2) Sistema de energía solar

(3) Sistema de interruptor electrónico

(4) Equipo de comunicación: estación base, PBX, CATV, WLL, ONU, STB, teléfono inalámbrico, etc.

(5) Energía de respaldo: UPS, ECR, sistema de respaldo de computadora, Secuencia, ETC, etc.

(6) Equipo de emergencia: luces de emergencia, robo contra incendios, compuertas cortafuegos

Como fuente de energía principal

(1) Equipo de comunicación: transceptor

(2) Locomotoras de control de potencia: vehículos recolectores, vehículos de transporte automático, sillas de ruedas eléctricas, robots de limpieza, vehículos eléctricos, etc.

(3) Arrancadores de máquinas herramienta: cortadoras de césped, cortasetos, taladros a batería, destornilladores eléctricos, esquís eléctricos, etc.

(4) Equipos / instrumentos industriales

(5) Cámara: flash, VTR / VCR, luces de película, etc.

En tercer lugar, la diferencia entre la batería de litio y la batería de plomo-ácido.

Sabemos que la comparación general de productos de almacenamiento de energía debe realizarse desde las perspectivas de densidad energética ponderal, densidad energética volumétrica, vida útil, precio, aplicabilidad, política nacional, etc .:

1, densidad de energía de peso

La densidad de energía actual de la batería de litio es generalmente 200 ~ 260wh / g, el ácido de plomo es generalmente 50 ~ 70wh / g, luego la densidad de energía del peso de la batería de litio es 3 ~ 5 veces mayor que la de plomo ácido, lo que significa que el plomo tiene la misma capacidad. La batería de ácido es de 3 a 5 veces mayor que la batería de litio, por lo que la batería de litio tiene una ventaja absoluta en los dispositivos de almacenamiento de energía.

2, densidad de energía volumétrica

La densidad de capacidad de volumen de una batería de litio suele ser aproximadamente 1,5 veces mayor que la de una batería de plomo-ácido, por lo que en el caso de la misma capacidad, la batería de litio es aproximadamente un 30% más pequeña que la batería de plomo-ácido.

3, el ciclo de uso

En la actualidad, los sistemas de materiales más populares son el ternario y el hierro-litio. El número de ciclos de las baterías de litio de potencia ternaria suele ser más de 1000 veces, el número de ciclos de las baterías de fosfato de hierro y litio es más de 2000 veces, y el número de ciclos de las baterías de plomo-ácido suele ser de solo 300 ~ 350. El tiempo es aproximadamente tres veces, por lo que la vida útil de la batería de litio es aproximadamente de 3 a 6 veces mayor que la de la batería de plomo-ácido.

4, el precio

En la actualidad, el precio de las baterías de litio es más caro que el de plomo ácido, que es aproximadamente 3 veces. Sin embargo, combinado con el análisis de la vida útil, se sigue utilizando el mismo costo y el ciclo de vida de las baterías de litio es aún más largo.

5, aplicabilidad

Las baterías de litio son un poco peores que las baterías de plomo-ácido debido a su seguridad. Por lo tanto, se deben tomar varias precauciones de seguridad durante el uso, como evitar que las baterías externas o los accidentes causen daños a las baterías de litio, ya que esto puede provocar un incendio o una explosión; La aplicabilidad de la temperatura también es muy buena, por lo que en otros aspectos de la adaptabilidad, las baterías de litio no son menos inferiores a las baterías de plomo-ácido.

6, use ocasiones

Batería de plomo-ácido: arrancador de coche, batería de coche eléctrico,

baterías de litio: teléfonos móviles, computadoras, herramientas eléctricas y ahora también se utilizan en baterías de automóviles eléctricos.

7, materiales internos

Los electrodos positivo y negativo de las baterías de plomo-ácido son óxido de plomo, plomo metálico y el electrolito es ácido sulfúrico concentrado.

Los electrodos positivo y negativo de la batería de litio son óxido de cobalto de litio / fosfato de hierro y litio / manganato de litio, grafito y un electrolito orgánico.