鉛蓄電池、リチウム電池、ナトリウムイオン電池、グラフェン電池の違い

この記事は鉛蓄電池、リチウム電池、ナトリウムイオン電池、グラフェン電池の違いを理解するのに役立ちます

電気自動車は、街や路地のいたるところで見かける一般的な交通手段です。バッテリーは電気自動車のコアコンポーネントであり、バッテリーの品質は電気自動車の航続距離を直接決定します。したがって、安全係数が高く、コスト効率が高く、耐用年数が長いバッテリーを見つける方法は、ほとんどの人が電気自動車を選択するときに苦労する問題です。現在市場に出回っているバッテリーは主に鉛蓄電池、リチウム電池、ナトリウム電池、グラフェン電池ですが、その違いを知らない人が多くいます。この記事は理解するのに役立ちます。

1. 概念の違い

1.1&注意;鉛蓄電池

鉛蓄電池の電極は主に鉛とその酸化物からできており、電解液は硫酸溶液です。鉛蓄電池の放電状態では、正極の主成分は二酸化鉛、負極の主成分は鉛です。充電状態では、両極の主成分は硫酸鉛です。鉛蓄電池は、正極と負極の端子の活物質と電解液中の硫酸との化学反応によって充放電されます。

1.2リチウム電池

リチウム電池は、リチウム金属またはリチウム合金を正極/負極材料として使用し、非水電解液を使用する電池の一種です。リチウム電池の負極の材料は、金属またはリチウム合金材料です。電池の充放電操作を完了するには、最初に正極と負極を移動させる必要があります。現在、リチウム電池には主にリン酸鉄リチウム電池、マンガン酸鉄リチウム電池、三元ポリマーリチウム電池が含まれます。

1.3 ナトリウムイオン電池

充電式電池の一種であるナトリウムイオン電池は、正極と負極の間を移動するナトリウムイオンを利用して、リチウムイオン電池と同様の働きをします。つまり、充電および放電プロセス中に、ナ+ が 2 つの電極間で挿入および放出されます。充電中、ナ+ は正極から除去され、電解質を介して負極に埋め込まれます。放電時にはその逆になります。新しい 18650 ナトリウムイオン電池は、リチウムイオンではなくナトリウムイオンの移動を利用して電気を蓄え、放出します。

1.4 グラフェン電池

グラフェン技術はまだ開発段階にあり、大規模使用にはまだ準備ができていません。現在、中国で使用されているグラフェン電池は基本的に鉛蓄電池です。鉛蓄電池をベースにグラファイト粉末を加えることで、電池の耐熱性、耐腐食性、導電性が優れ、電池の耐久性が大幅に向上しました。グラフェン電池は、ある意味では鉛蓄電池の強化版です。

2. 価格差

鉛蓄電池とリチウム電池は製造工程が全く異なり、リチウム電池の技術難易度と材料費は鉛蓄電池よりも高いため、リチウムイオン電池は鉛蓄電池よりも高価です。ブランド要因に関わらず、リチウム電池は鉛蓄電池の約3倍の価格になります。例えば、48V20Ah電池の場合、新しい鉛蓄電池の価格は500元から700元ですが、リチウム電池の価格は1200元から1500元なので、鉛蓄電池の方がコスト効率が良いです。

また、ナトリウムイオン電池は、ナトリウムが豊富に存在し、広く分布しているため、リチウムイオン電池よりも20%～30%安価です。そのため、ナトリウムイオン電池には大きな価格優位性が潜在しています。

グラフェン電池は、前にも述べたように、鉛蓄電池の強化版です。そのため、鉛蓄電池と比較すると、鉛板が少し厚くなっています。一般的なグラフェン電池は、鉛蓄電池より約5kg重くなります。同時に、グラフェン技術が追加されているため、グラフェン電池の価格は鉛蓄電池より少し高く、おそらく10％から20％高くなります。

3. 安全係数の違い

電池の潜在的な安全上の危険は自然発火ですが、鉛蓄電池は電解液が硫酸であるため、爆燃の特性がありません。リチウム電池には、環境を汚染するカドミウム、鉛、水銀などの元素が含まれていません。使用されているリチウム金属は非常に活性な金属です。その安全性は主に電池材料の熱安定性に依存しており、過充電、ニードル、押し出し、高温などの電池の酷使条件にも密接に関係しています。対照的に、安全性の面では、鉛蓄電池はさらに優れています。

ナトリウムイオン電池は比較的安全な性能も備えており、マイナス40℃～80℃の温度範囲で正常に動作し、マイナス20℃の環境でも容量保持率は90％近くに達し、高温・低温性能は他の二次電池よりも優れており、電池の熱暴走現象はリチウムイオン電池よりも大幅に少ないです。

グラフェン電池は、導電性を高めることができるグラフェン元素が追加されていることを除いて、製造プロセスの難しさや製造に使用される材料は基本的に鉛蓄電池と同じです。この操作方法は、初期の鉛蓄電池に耐腐食性の「カドミウム」元素を追加したのと同じ論理です。したがって、安全性の面では、鉛蓄電池とグラフェン電池の間に明らかな違いはなく、どちらも非燃焼型の電池です。

4. 耐用年数の違い

理論的に言えば、鉛蓄電池の主な構成部品は硫酸と鉛板であり、電池の使用中に消耗したり損傷したりしやすいです。鉛蓄電池の充放電サイクル回数は、通常 300 回のみであるため、理論上の寿命は通常約 3 年です。

リチウム電池と鉛蓄電池の違いは、リチウム金属の方が耐久性が高く、設計理論では循環サイクル数は通常1000回以上であるため、一般的に寿命理論では5年程度使用できます。さらに、リチウムイオンの耐久性はさらに画期的です。現在知られている比較的長寿命のリチウム電池は、25,000回の充放電サイクルに達することができ、約70年間の使用が期待されていますが、これは鉛蓄電池では不可能です。

ナトリウムイオンの半径はリチウムイオンより大きいため、反応プロセスで埋め込みや取り外しが難しく、構造変化を起こしやすいため、サイクル寿命が短くなります。寿命を80%に短縮すると、ナトリウムイオン電池は2,000回の再充電が可能で、鉛蓄電池の300～500サイクルよりはるかに長いですが、リチウムイオン電池の4,000～6,000サイクルより大幅に短くなります。

グラフェンバッテリーは鉛蓄電池のアップデートバージョンとして、当然のことながら、オリジナルバージョンの弱点を強化し、寿命や設計など、前述の鉛蓄電池の充放電回数は300回程度であるのに対し、グラフェンバッテリーの充放電回数は500回程度で、3分の2に改善されています。もちろん、具体的な使い方は所有者のメンテナンス意識に依存しますが、理論的には、鉛蓄電池と同じタイプのバッテリーであり、鉛蓄電池は腐食に弱いです。"けが"使用中にメンテナンスが行われない場合、寿命は通常 3 年です。

実際、近年の世界の電池産業の発展を通じて、関連政策や市場発展要因の変化により、リチウム電池、ナトリウムイオン電池、グラフェン電池などの電池産業は急速に発展してきました。しかし、現在の世界規模で見ると、鉛蓄電池は依然として最大の市場シェアを持ち、特に他の発展途上国では最も広範囲に使用されている化学電池です。鉛蓄電池は、より手頃な価格で、より成熟し、安定したリサイクル技術を備えているため、依然として市場で重要な役割を果たしています。

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