SMM 7月7日讯:在上海有色网(SMM)和天能控股集团有限公司共同举办的2022第十七届国际铅锌峰会暨国际铅锌技术创新大会——铅行业市场与技术论坛上,天能集团中央研究院副院长郭志刚介绍了铅酸电池的新技术,分别从正极铅膏技术、真空化成技术以及电池长寿命技术三个方面进行阐述。
能源与电池
能源的有效利用是“碳中和“的关键;
从下图可以看出,锂电在电动车电池技术和储能技术,处于快速增长期;而铅蓄电池正处于高位平台期;下一代电池技术,钠离子电池,仍处于开发阶段。
据对全球主要地区锂离子电池产能统计情况来看,中国和欧洲将成为全球最重要的锂电池生产基地,到2025年,其产能将是铅酸电池的3-4倍。
不过对于锂离子电池来说,普遍存在锂/钴/镍等原料成本高;锂电全周期的碳排放,安性差等缺陷。
国内铅蓄电池产量方面,中国铅酸电池小幅下降,产量将保持在200GWh/年,全球产量将在400GWh/年。
技术标杆和典型
目前市面上比较知名的铅酸蓄电池——日本古河双极性储能电池能达到4500次循环寿命,预期使用年限为15年。
CBI 预测,到2022年, 储能电池循环寿命将提高到 5000次。
铅酸电池新技术
正极铅膏技术
传统的典型正极铅膏制作流程长,能耗高,正极和膏现场污染,添加剂-机械混合,除去又加入,成本高。
而一步法则是用特种铅制作粉,形成有用成分均匀分布的本生的缓释作用复合铅粉,和膏时只需加入水纤维和硫酸。
以下是常规方法以及一步法正极配方复合技术的各方面对比:
真空化成技术
相比于常规的化成技术,真空化成技术可以达到降本增效,节能减排的目的,并且为提高电池化成效率提供了必要的条件的同时,改善化成极板的均一性,从而提高电池寿命。
二者具体对比如下:
真空度越高,水的沸点越低,利用水的蒸发带走大量的热量,使电池化成温度均匀控制在要求的范围内。
可以采用低比重类似于外化成的方式实现电池化成。
在浓度极化加低密度化成可以提高化成效率及电池密度。
对于常压下和负压化成的对比,具体如下:
控制加酸条件酸密度均在1.14g/cm3的情况下,静置30分钟之后,对比可知:
常压下散热明显比负压慢,且极板各部位温差更大。
而负压化成状态下,电池化成温度均匀,且温度可以通过控制真空度快速实现 。
从下图可以看出:
低比重化成电池 α/β 比值高(2~3 倍);低比重电池循环寿命平台也是更好, 400 次时仍处于容量无衰减 。
以下是6DZF-20电池的循环寿命走势: