近年來,全球化學電池市場中,鋰離子電池異軍突起,化學電池的元老——鉛酸電池的地位似乎岌岌可危。然而,相對于鋰離子電池,鉛酸電池仍然具有成本低、技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、安全性高、資源再利用性好等比較優(yōu)勢。
7月8日,在上海有色網(wǎng)(SMM)和天能控股集團有限公司共同舉辦的第十七屆國際鉛鋅峰會暨國際鉛鋅技術(shù)創(chuàng)新大會——鉛行業(yè)市場與技術(shù)論壇上,與會的業(yè)內(nèi)專家進一步介紹,最近一些年,我國鉛酸電池行業(yè)多項新技術(shù)涌現(xiàn),純鉛電池和水平電池等新型鉛酸電池的制造工藝也不斷成熟,應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴大。
看似已步入垂垂暮年的鉛酸電池,實際仍然噴涌著勃勃生命力。
作為工業(yè)化最早的電池,鉛酸電池自1859年發(fā)明至今已經(jīng)有160多年的歷史。鉛酸電池的電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液。其在化學電池市場中份額最大、使用范圍最廣,特別是在起動和大型儲能等應(yīng)用領(lǐng)域,仍具有不可替代的地位。
據(jù)天能控股集團中央研究院副院長郭志剛在論壇中介紹,目前,全球范圍內(nèi)來看,鋰離子電池依托能量密度的先天優(yōu)勢,處于快速增長期;鉛酸電池則處于高位平臺期;而下一代電池技術(shù)如鈉離子電池尚處于開發(fā)階段。
在此背景下,國內(nèi)鉛酸電池產(chǎn)量近兩年來小幅下降,產(chǎn)量保持在200GWh/年,全球產(chǎn)量維持在400GWh/年。預計到2025年,全球鋰離子電池的產(chǎn)能將是鉛酸電池的3—4倍。
不過,鋰離子電池普遍存在著鋰/鈷/鎳等原料成本高,鋰電全周期的碳排放較高,安全性不穩(wěn)定等缺陷。相較而言,鉛酸電池在成本、穩(wěn)定性、安全性、再生利用等方面存在優(yōu)勢。
盡管如此,在鋰離子電池迅猛的追趕勢頭下,鉛酸電池確實面臨著“不進則亡”的生存危機。在論壇中,郭志剛重點介紹了目前國內(nèi)鉛酸電池行業(yè)中新型的正極鉛膏技術(shù)和真空化成技術(shù)。
傳統(tǒng)的鉛酸電池正極鉛膏(鉛膏是鉛酸蓄電池活性物質(zhì)的母體)制作流程長,能耗高,正極和膏現(xiàn)場污染程度大,添加劑采用機械混合,成本也相對高昂。而新的“一步法正極配方復合技術(shù)”則是用特種鉛制作粉,形成有用成分均勻分布的復合鉛粉,和膏時只需加入水纖維和硫酸。
“相對于常規(guī)的典型正極鉛膏工藝,一步法的一致性更好,成本能夠降低1000元/噸?!惫緞偨榻B說。其次是真空化成技術(shù)。據(jù)了解,通常而言,電池在生產(chǎn)完成后,必須先進行化成和測試,然后才能安裝到系統(tǒng)中。電池化成過程采用專門的電池化成設(shè)備對電池進行充電和放電,需要高精度電壓和電流,以確保電池實現(xiàn)規(guī)定的使用壽命。只有在順利通過測試之后,電池才可以進入市場。
目前,電池化成是電池生產(chǎn)過程中的主要瓶頸之一。為了激活剛剛裝配好的電池單元或電池組中的材料,需要花費長達20小時的時間進行充電放電循環(huán)。但這個過程必不可缺,因為它極大地影響著電池的使用壽命、質(zhì)量和成本。
據(jù)郭志剛介紹,采用常規(guī)的化成技術(shù),電池化成時間長,耗用的電量多,集群內(nèi)部溫度均一性較差,溫度不易控制。而真空化成技術(shù)的化成時間短——通常小于半天,化成電量少,極群內(nèi)部溫度均一性好,溫度易控。通過這一技術(shù),可以達到降本增效,節(jié)能減排的目的,并且提高電池化成效率,改善化成極板的均一性,提高電池壽命。
此外,鉛酸電池出現(xiàn)的新技術(shù)還包括了在正極板柵中使用沖網(wǎng)板柵;正極采用高密度鉛膏、提高活性物質(zhì)與板柵界面貼合性,在正極配方中優(yōu)化添加劑(加入錫銻鉍鉛丹/低氧化度鉛丹);在電池隔板中優(yōu)化粗細纖維比例,從而提高回彈性等。