鉛酸電池 VS 鋰電池

Posted by Tracy 05/12/2022 0 Comment(s)

鉛酸電池 VS 鋰電池

 

鉛酸電池(VRLA)由法國物理學家加斯頓·普蘭特(GastonPlanté)於1859年發明,是最早可充電的電池。雖然鉛酸電池體積大而且能量重量比較低,但其生產成本低及可為大型電機提供高電流,因而使鉛酸電池在各種大電流的備用電源中獲得廣泛的使用,在1990年,鉛酸電池的使用在電池市場中佔有近90%的使用量。至2016年,鉛酸電池的使用量則下降至整個電池市場的50%。

 


鋰電池是以鋰金屬或是鋰合金作為正負極的材料的一類電池。1912年,Gilbert N. Lewis最早開始提出並研究鋰金屬電池。 到了二十世紀70年代起,M. S. Whittingham提出並開始研究,由於鋰金屬的化學性質非常活潑︿將鋰金屬加工、儲存和使用。 到了1982年,伊利諾伊理工大學發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,採用金屬鋰製成的鋰電池,嵌入石墨的特性製作充電電池。1996年,SONY公司發佈首個商用鋰離子電池,使鋰離子電池革新了之後消費電子產品的發展。

 

近年,因應家用及流動電子產品市場急速上升,鋰電池廣泛使用於日常的電子產品之中,其中智能手機每年使用超過2,000M粒鋰電池,並於2010-2016年間的複合年均增長率達到26%。鋰電池的價格因而大幅下降,其中18650鋰電池的價格由2000年的$2.6/Wh,下跌至$0.15/Wh。而且鋰電池有體積細、輕巧的優勢,因此鋰電池在不同的場境的應用亦大量增加,如便攜式電池充電器、電動車、便攜式電子儀器等等。以往在眾多鉛酸電池的用途中,使用於車輛上最為廣泛,但隨著電動車的普及,相信鉛酸電池的使用在未來的10年會有所減少,而鋰電池在電動車上的使用將會成為新的趨勢。

 

下圖會比較鋰電池與鉛酸電池在體積及使用上的特徵:

 

 

簡單來說鉛酸電池和鋰電池是兩種不同類型的可充電電池,它們在結構、性能和應用方面存在一些顯著的差異。

結構:

鉛酸電池:鉛酸電池由一個或多個鉛板和鉛酸電解液組成。 它們通常較大且較重。
鋰電池:鋰電池由鋰金屬或鋰離子化合物(如鋰鐵磷酸鹽)作為正極和負極,並使用鋰鹽溶液或固態電解質進行離子傳導。 鋰電池通常更輕和更小。
能量密度:

鋰電池:鋰電池具有較高的能量密度,因此相對較小的鋰電池可以提供更多的能量。 這使得鋰電池在便攜式設備(如智慧型手機和筆記型電腦)中得到廣泛應用。
鉛酸電池:鉛酸電池的能量密度較低,相對較大的電池體積和重量限制了其在較小的設備中的應用。
充電效率:

鋰電池:鋰電池具有較高的充電效率,通常可以在較短的時間內充電。 這使得鋰電池成為電動車等需要頻繁充電的應用的理想選擇。
鉛酸電池:鉛酸電池的充電效率較低,充電時間較長。
壽命:

鋰電池:鋰電池的壽命通常比鉛酸電池長。 鋰電池具有較低的自放電率,可以承受更多的充電和放電循環,因此在長期使用中更持久。
鉛酸電池:鉛酸電池的壽命較短,經受的充電和放電循環次數有限。

 

鋰電池不但在體積及壽命上有一定的優勢,經過比較其放電的測試,得知鋰電池在容量較少的情況下,仍然能夠提供較長的充電時間。