铅酸电池的消亡被大大夸大了

 
在我最近的文章–铅酸电池正在走向灭绝–我收到了国际电池理事会(BCI)的电子邮件，该委员会是铅电池制造商，回收商和供应商的行业协会。会员直接提供近25,000个美国工作，对经济产生每年263亿美元的影响-自2016年以来直接增长了20%。
他们在标题上特别例外，认为与我的论点相反，铅酸电池的前景光明。他们在电子邮件中指出的一个关键点是，铅酸电池的可回收率为99%，而锂离子电池的回收率则低于5%。
因此，我问他们是否愿意在采访中提出这些观点。他们同意了。
总结一下我的观点，我同意必须解决回收问题。当然，如果无法解决，那么铅酸电池将是一个优势。
但是，从轨迹来看，锂离子电池的价格稳步下降，而铅酸电池的价格则相对停滞。我看到铅酸电池正在失去市场份额，并且预计将继续失去锂离子电池的市场份额。考虑到多重优势，如果锂离子继续保持其下跌趋势，我看不出铅酸将如何竞争。实际上，在我看来，当前的轨迹是铅酸蓄电池灭绝的一条途径。
有什么可以改变这种轨迹?几件事。锂离子电池的价格曲线可能会以较高的价格展平。或者，可能无法解决回收问题。也许整个市场增长如此之快，以至于锂离子电池无法跟上，在这种情况下，仍然需要很多年的铅酸电池。
当我将铅酸电池的使用与我们的石油使用进行比较时，我可以看到他们的观点。许多人争辩说，石油消耗正在走向灭绝。我认为这些预测太过乐观了，尽管石油的确可能走上这条路–这将持续数十年之久。铅酸电池可能也是如此。
由BCI支持的全球铅电池竞争前研究联盟-电池创新联盟经理Matt Raiford博士代表BCI回答了这些问题。 Raiford博士获得了德克萨斯A&M大学的化学学士学位和博士学位。得克萨斯大学奥斯汀分校化学博士学位。他目前的工作重点是改善铅蓄电池的动态电荷接受能力和循环寿命。
罗伯特那么，您如何看待铅酸电池和锂离子电池之间的竞争?如果锂离子电池的成本继续下降，是什么促使消费者购买铅酸电池以用于其应用?
答：这不是挑选赢家，也不是在铅和锂之间进行选择。每种电池技术将在不同的应用程序中发挥重要作用，而市场最终将决定哪种技术最适合特定需求。从住宅的储能系统(ESS)到商业和工业应用再到可再生能源集成，对储能的巨大需求将需要各种各样的电池，每个电池具有不同的强度。例如，对于储能而言，铅非常适合需要安全的区域，纽约和波士顿的消防大臣限制了在住宅建筑中使用锂离子电池，这证明了这一点。
罗伯特：您认为铅酸电池发展的最大机会是什么?
答：在电信和不间断电源(UPS)中，主要的成本优势不仅与较低的制造成本相关，而且与较低的运输成本相关(第9类危险锂，不能通过空运来运输锂。)电信和UPS电池支持4G，并将集成在5G中，这将需要新设备和更多基础设施。铅和锂将为此付出努力。两个行业之间的增长接近十亿美元。一个关键的说明是，尽管锂将渗透到这个市场，但铅将是主要的选择，并且在快速部署的国家(印度，非洲的一部分，中国西部，越南等)中将占主导地位。
还有一个事实是，对于材料采购而言，铅电池的优势是可以在国内采购，这对于成本和国家安全都至关重要，这是能源部(DOE)的优先考虑事项。就像石油及其对某些不利伙伴的依赖一样，请考虑到全球钴供应的70%来自刚果共和国，有时使用童工。镍也用于锂电池，可能会成为供应或成本的紧要关头。当前，锂储量丰富，但其中绝大部分来自中国，智利，阿根廷和津巴布韦。澳大利亚还是一个大生产国，并且可能是该集团最友好的合作伙伴。
罗伯特您认为市场风险最大的地方是什么?
答：重量而不是性能是首要因素，是小型家用物品(如电话，平板电脑等)，无人机和其他产品的市场。
罗伯特除了回收之外，还有其他关于铅电池可持续性的论点吗?
答：是的，铅蓄电池作为一种技术(不是特定于应用程序)，每千瓦时产生的能量要少3倍。每1千瓦时锂为450千瓦时，铅为1千瓦时为150千瓦时。随着锂电池的能量密度更高，为锂电池充电所产生的能量可能会花费更多。
在锂电池的回收方面，回收锂电池所需的能源将花费更多的运输，完全放电，拆卸，回收之前的额外成本，前提是将开发足够的基础设施，甚至具有成本效益保证回收锂电池。由于北美地区锂电池的产量太低，因此回收材料可能必须由其他国家出口和控制，例如中国，中国目前处理所有回收锂材料的约85-90%。此外，随着数十万辆电动汽车中出现第一轮为期10年的设计锂电池，这笔额外的费用是否会计入锂电池的总拥有成本(TCO)中?
此外，锂电池的电池管理系统(BMS)，尤其是冷却要求，比铅电池要复杂得多且昂贵。
罗伯特该技术已有160年的历史了–我们不了解铅吗?
答：铅电池行业参与了重大的研究和创新项目，其中包括能源部阿贡国家实验室的一项开创性研究。此外，CBI正在进行的改善动态电荷接受能力和循环寿命性能的工作将为铅蓄电池行业提供竞争优势和机会，以确保未来很大一部分储能和汽车市场。例如，在过去的20年中，铅电池的寿命增加了30-35%。也有许多先进的铅蓄电池项目致力于减轻铅蓄电池的重量，同时提高能量密度。
罗伯特但是，电动汽车(EV)会终结内燃机吗?
答：就电动汽车的革命而言，铅蓄电池仍然是过渡的关键，几乎所有车辆都装有铅蓄电池。只有铅蓄电池才能达到启动，照明和点火(SLI)应用所需的所有冷启动放大器(CCA)性能，并且几乎每辆EV上都装有铅蓄电池来为关键安全功能供电。这反映在Avicenne对汽车电池市场持续增长的预测中(第11页-CBI的技术路线图)。
它们还启用了启停技术，该技术每年在美国消除了450万吨的温室气体排放。随着启停市场份额从目前美国汽车和卡车车队的7%继续增长，预计该数字将增长。
CBI聚集了整个行业，从铅电池制造商到世界领先的研究机构，以提高铅电池的性能并产生新技术突破，以满足未来的需求，这是我们向全球过渡到更高水平的电气化和脱碳所必需的。
罗伯特您还有什么要补充的最终想法吗?
答：我认为我们都同意储能需求，预计到2050年，仅欧洲就将增长至少10倍，美国公用事业规模的产能预计将从今天的1,000 MW增长到2023年的2500 MW(EIA) ，将需要一系列大规模交付的电池技术。
我们委托Avicenne进行了独立的市场分析和预测，他预测2015年至2025年之间，储能应用所需电池的增长将翻一番，从100,000 MWh增至400,000 MWh(参见CBI技术路线图的第8页)。
尽管锂将仍然是关键技术，并且正在经历巨大的增长，但铅电池是当今市场上唯一的其他电池技术，并且在满足满足这一需求水平所需的技术要求的情况下，也可以在大众市场规模获得。实际上，铅电池目前占全球可充电电池储能的70%以上。
将化学药品的价格与整个电池系统(包括电池管理系统(BMS)，充电器和配件)的成本进行比较是一回事。锂电池需要特殊的BMS控制，以防止电池发生热事件，例如起火。可能需要其他通讯系统才能连接到其供电的车辆。由于在美国生产的锂电池中只有不到1%，原料供应，生产能力和投资可能会阻止锂电池“跟上需求”。
最后，谢谢罗伯特(Robert)，有机会提供有关铅电池未来的更多见解。