鋰電池發(fā)展的障礙

　　鋰離子電池也存在許多缺陷：循環(huán)壽命短，充電電路復(fù)雜，對電池內(nèi)部保護(hù)電路的要求很高等，尤其對全密封鋁殼封裝的鋰離子電池來說，在其安全保護(hù)的設(shè)計(jì)上存在一個極其致命的缺陷。

　　一、資源緊缺

　　地殼中鋰元素的比例約為0.0065%,海水中鋰的總儲量達(dá)2600億t,但濃度太小，提煉困難。世界鹽湖鋰資源主要分布在智利、阿根廷、中國及美國。花崗偉晶巖鋰礦床主要分布在澳大利亞、加拿大、芬蘭、中國、津巴布韋、南非和剛果。印度和法國也發(fā)現(xiàn)偉晶巖鋰礦床，但是不具有商業(yè)開發(fā)價值，目前世界上只有少數(shù)國家擁有可經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用的鋰資源。

　　中南大學(xué)化學(xué)電源與材料研究所所長唐有根表示，即便是鋰的成本和安全性的問題全部解決了，今后用鋰電池替代汽油的話，也滿足不了全部需求，因?yàn)檫@相當(dāng)于用一種緊缺的資源去替代另一種緊缺的資源。

　　二、冶煉污染

　　鋰離子電池中含有的六氟磷酸鋰、聚丙二乙烯（醇）等化學(xué)物質(zhì)會對環(huán)境造成有機(jī)污染。其含有的鈷等重金屬元素，也會對環(huán)境會造成危害，尤其是鈷，含量相對較高，屬于稀有貴重金屬，具有很高的回收價值。雖然鋰電池本身的污染并不嚴(yán)重，但鋰金屬在提取冶煉過程中，對環(huán)境的污染不亞于汽油產(chǎn)生的污染。金屬鋰的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有熔鹽電解法和真空熱還原法。熔鹽電解法系采用氯化鋰為原料，在熔融電解槽內(nèi)電解時分解為金屬鋰和氯氣，在陰極析出鋰，在陽極析出氯氣。電解進(jìn)行時，氯化鋰離解為鋰離子，向陰極移動并放電，形成的金屬鋰通過熔鹽逐漸上升到電解槽表面或到鋰收集室。在陽極析出的氯氣通過熔鹽上升至出口排出或收集。該法的最大缺點(diǎn)是電解時產(chǎn)生氯氣污染嚴(yán)重，且產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，生產(chǎn)成本高。

　　三、安全問題

　　專家認(rèn)為，市場上多半使用的高容量鋰電池由于化學(xué)成分的不同，在發(fā)生質(zhì)量問題時，容易出現(xiàn)爆炸傷人事故。而相對安全的是鎳氫和鎳鎘電池。鋰元素過于活躍，它使用時不太安全，經(jīng)常會在充電時出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況，后來經(jīng)過改進(jìn)型的鋰離子電池，加入了能抑制鋰元素活躍的成分，從而使鋰電提高安全標(biāo)準(zhǔn)和高效。在鋰電池發(fā)展過程中，因?yàn)椴捎玫恼?fù)極材料及其配方不同，出現(xiàn)過爆炸、燃燒等不安全現(xiàn)象。主要是負(fù)極采用金屬鋰，經(jīng)循環(huán)后產(chǎn)生枝晶，致使短路，出現(xiàn)燃燒爆炸；而正極材料采用鈷酸鋰或鎳鈷鋰等，其化學(xué)活潑性較高，在石墨負(fù)極的配合下，一旦出現(xiàn)高溫，容易發(fā)生爆炸燃燒。盡管實(shí)際發(fā)生的概率在十萬分之一或百萬分之一以上，但由于以手機(jī)及筆記本電腦等為主的電子消費(fèi)品數(shù)量極大，使用范圍極廣，因此累計(jì)發(fā)生的安全事故絕對數(shù)量使人們感覺很多。由于這些電子消費(fèi)品是人們?nèi)粘Ｉ钕喟?，不可或缺的用品，一旦發(fā)生安全問題，影響很大。鋰離子電池的安全設(shè)計(jì)過分依賴其內(nèi)部電子安全保護(hù)芯片，而沒有設(shè)置必要的物理安全保護(hù)措施。在充電以及使用的過程中，一旦出現(xiàn)其安全保護(hù)芯片失效的故障，后果是不堪設(shè)想的，輕則出現(xiàn)電池內(nèi)部氣體積聚引起電池體漲鼓現(xiàn)象，重則可能因?yàn)榘l(fā)生電池內(nèi)部短路等等異常而導(dǎo)致電池爆炸的悲劇發(fā)生。

　　四、成本問題

　　相對于鉛酸蓄電池，鋰電池用于電動助力車的成本較高是一個突出的特點(diǎn)，也是影響鋰電池大規(guī)模替代鉛酸蓄電池用于電動助力車的關(guān)鍵。鋰電池的正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、電解質(zhì)等主材價格比鉛酸蓄電池高出很多，其組裝輔材和外部電路系統(tǒng)成本則是鉛酸蓄電池幾乎沒有的。雖然鋰電池由于能量遠(yuǎn)高于鉛酸蓄電池，因此單位功率的原輔材料成本并沒有表現(xiàn)出來的成本差距那么大，但是二者的材料成本差距確實(shí)存在，而且差距以倍數(shù)計(jì)。由于制作工藝的原因，鋰電池的人工成本比較高。在制造成本中，鋰電池的人工成本占40%以上，而鉛酸蓄電池的人工成本一般為10%~20%.鋰電池在生產(chǎn)中大部分過程是不可逆的，而鉛酸蓄電池是可逆修復(fù)的，因此鋰電池的總體合格率較低。鉛酸蓄電池使用之后的回收價值在40%以上，而鋰電池的回收價值幾乎是零。

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