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三元锂电池和磷酸铁锂电池具有哪些不同的特性?

来源:宝鄂实业    2019-06-11 12:33    点击量:
先来说说三元锂电池,代表车型特斯拉等,特点是能量密度高,同样体积重量下,电容量大,电池一致性好,生产技术成熟。此类电池,理论上循环寿命在1500次左右,实际使用上,完全充放电循环在800次以上,而控制电池放电在25%-75%的状态下,实际使用可达1200次以上。看到这里,可能有的人会有疑问,如果一天充一次点,循环800次不就意味着不到3年电池就gameover了吗?其实是这样的,完全循环是指电池充满电再把电用光,算一个循环。如果每天从100%用到75%再进行充电,那么4天才算是一个完全循环的过程,也就是说寿命可以达到10年。以大多数三元锂电池电动汽车续航200公里计算,一次完整循环实际可以开车也在180公里,800次循环可以走14万4千公里,算上正常的衰减,12万公里也是没有什么压力的。而在上班每天60公里的使用频率下,可以使用10年。如果注意浅充浅放,维护好电池的话,15万公里,基本上覆盖了家用车的使用寿命,也就是说,电池与车同寿命,整个周期内不用换电池。
 
 
而磷酸铁锂电池是特点是循环寿命长,可以达到2000次循环以上;充放电倍率高,也就是可以有更大的充放电电流;安全性好,弯曲、穿刺、高温全都没问题。缺点是能量密度低一些,同样续航里程更多一些的电池,相对增加了车重和车本;一致性差一些,需要用更好的电池管理系统;低温衰减非常明显,0℃时容量会降低10%左右,而-20℃时容量会降低30%左右。在冬天,同样的车在南方和北方的表现差距很大。2000次循环对电动车来说,已经有所富余。即使对续航里程只有70公里的“秦”来说,2000次循环也可以支撑秦纯电动汽车行驶14万公里,覆盖整个使用寿命也是没有问题的。 三元聚合物锂电池:正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池。据清华大学欧阳明高解释:本次调查中所称的"三元"材料,指的是正极是三元,负极是石墨的通常说法中的"三元动力电池"。而在实际研发应用中,还有一种正极是三元,负极是钛酸锂的,通常被称为"钛酸锂",其性能比较安全,寿命比较长,不属于普通所说的"三元材料。"
对比之下,三元聚合物锂电池的确有着更优于磷酸铁锂电池的特质,然而为什么它的发展却受到了阻碍呢?新能源汽车的发展关键,同样是困扰着移动数码产品的关键——电池的发展。如何在安全的情况下保证电池技术能够满足消费者日益成长的需求,不仅是汽车科技相关行业人员,还是科研工作者在全领域的追求。

 说到要买新能源汽车,可能大部分的消费者第一时间想起的是“政策优惠”,虽然这有点尴尬但确实是相当实在的原因。在国内的销售环境中,新能源汽车要打开局面,可不仅仅是因为“环保”这样的任重道远的使命感。新能源车在售价和养护成本上的优势的确吸引了大部分现阶段仍然以用车成本为主的消费者的喜爱。

  然而可能某些消费者的脚步会因为某些原因暂时停下对新能源车的好奇,这是因为多少都会被新能源车各种自燃的事件心有余悸。而这也正是笔者今天为什么要写这篇文章的原因。须知道不了解新能源车的根本--能源模块的优劣,而且不了解使用过程中需要注意的事项的话,其实和买一颗定时炸弹放在身边并没有什么不同。

  磷酸铁锂电池:业已成熟却还不够

  磷酸铁锂电极材料是目前最安全的锂离子电池正极材料,加上其循环寿命达到2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次的循环性特点,再加上由于产业成熟而带来的价技术门槛和技术的下降,使得很多厂商出于各种因素考虑都会采用磷酸铁锂电池。可以说新能源汽车的兴起,和磷酸铁锂电池有着不可或分的关系。  不过,磷酸铁锂电池有一个致命性的缺点,那就是低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明,一块容量为3500mAh的电池,如果在-10℃的环境中工作,经过不到100次的充放电循环,电量将急剧衰减至500mAh,基本就报废了。这对于我国幅员辽阔,冬天低气温的确较多的综合国情来说,的确不是一件好事。

  此外,材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差,这也是导致很多纯电动汽车续航能力并不能达到标称值的重要原因。因此,我们可以看到国内有不少的新能源汽车(无论是纯电动还是混合电动),或者是一些比较廉价的新能源汽车,会出于不同的原因选择磷酸铁锂电池。可以说,磷酸铁锂电池的使用,对于新能源汽车量产落地以及推广,都有着不可磨灭的奠基作用。

 对比之下,三元聚合物锂电池的确有着更优于磷酸铁锂电池的特质,然而为什么它的发展却受到了阻碍呢?

  三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池,三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。三元锂电池能量密度更大,但安全性经常受到怀疑

  之所以会有这样的原因是即便这两种材料都会在到达一定温度时发生分解,三元锂材料会在更低的200度左右发生分解,而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反应更加剧烈,会释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。说简单点,就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。不过需要注意的是,我们提到的是材料,而不是已经成为成品的电池。

  正因为三元锂材料有这样的安全隐患,所以厂商也在努力往抑制产生事故的方向走。根据三元锂材料容易热解的特性,厂商在过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP)这几个环节上都会下不少的功夫。所以自燃事件更多是应该考量厂商在这几个环节的功能是否落实到位,而不是简单的因噎废食。

  那么这两种电池现在的使用情况又是怎么样的呢?让我们来关注一组数据。去年11月,磷酸铁锂电池的电动大巴装机量占到了64.9%,三元锂电池装机量只有27.6%。相反,在纯电动乘用车市场,三元锂电池在去年11月的装机量超过76%。

  可以看出,三元锂电池自身能量密度更大的优势,应该是要作为未来汽车新能源存储设备而生的。而现在发生相关的安全事件,在新能源汽车的普及仍然处于初级阶段的时候,可以称得上是一件好事。很多新能源汽车相关企业为了能够完成抢占市场和获得政策支持的双重目标,放宽技术要求,大量生产经不起长时间反复使用的能源组件。汽车工作的环境是严苛的,长时间使用这些零部件,发生安全事故的原因难免大大增高。

因此我们可以认为在中国电动车百人会上工业和信息化部装备