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电池知识

锂电池之争,三元还是磷酸铁?哪一个更贴合于日常生活?

来源:未知    2019-03-24 15:37    点击量:

其充放电特性也较为稳定,以0.5C、1C、3C不同倍率放电时,放电容量下降不到5%,电压在放电过程中有着较大的稳定平台,大倍率放电情况下的稳定性关系着电动车在急加速、高速等大功率需求工况下的性能表现,电压越稳定,车辆性能表现也越好,另外,这也可以解释为什么电动车高速行驶时续航能力会减弱,电池在大功率输出时,实际放电容量会缩小。

 

磷酸铁锂电池也拥有良好的快充特性,3C倍率充电条件下,15分钟可以充电55%,30分钟充个电容量超过95%。注意这是实验室条件,另外仅仅只是一块20Ah,3.65V标称电压的单电池,与车用400V左右电压100Ah及以上容量的电池组不能相提并论,两者的充电功率相差百倍以上。

 

除了寿命长,充放电性能优秀之外,磷酸铁锂电池最大的优点是其安全性,磷酸铁锂的化学性质稳定,高温稳定性好,700-800℃才会开始发生分解,且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子,不会产生剧烈的燃烧,安全性能高。

 

但是,磷酸铁锂电池的缺点在于其性能受温度影响大,尤其是低温环境下,放电能力和容量均会大幅度降低。此外,磷酸铁锂的能量密度较低,仅算电池的重量能量密度只有120Wh/kg,如果计算整个电堆,包括电池管理系统、散热等零部件的能量密度就更低了。远远不能达到国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》明确提出“电池模块的能量密度要求是大于 150 瓦时/公斤”的要求。

三元锂电池指的是含有镍钴锰三种元素的过渡金属嵌锂氧化物符合材料正极的锂电池,可用通式表示为LiMnxNiyCo1-x-yO2(0<x<0.5,0<y<0.5)。这种材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三种材料的优点,形成了三种材料三相的共熔体系,由于三元协同效应其综合性能优于任一单组合化合物。重量能量密度能够达到200Wh/kg。

 

但是三元锂电池的安全性较差。三元锂电池热稳定性较差,250-300℃就会发生分解,遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着,产生的热量进一步加剧正极分解,在极短的时间内就会爆燃。车祸中,外力撞击会损坏电池隔膜,进而导致短路,而短路时发出的热量会造成电池热失控,并迅速将温度升至300℃以上,存在自燃风险。因此,对于三元锂电池而言,其电池管理系统、散热系统就至关重要。

 

为了提高产品的安全性,使用具有较强耐热性的材料,采用泄压阀控制电池内的压力、主动控制电池的电流,并且实时监测电池充电状态,并能够强制切断电流回路提高安全性。这些都是可行的提高三元锂电池安全性的措施。

基于安全性考虑,采用三元锂电池的新能源客车无法进入工信部的新能源车目录,而轿车、货车则不受影响。虽然有着安全顾虑,但因为政策对能量密度的规定,三元锂电池已经呈现取代磷酸铁锂电池趋势,成为乘用车的主流。

2017年工信部公布的8批共296款新能源乘用车中,采用三元锂电池的车型有221款,而采用磷酸铁锂的仅有33款。比亚迪曾是国内磷酸铁锂电池的领跑者,但从2016年起,旗下的新能源车,包括秦、唐等所有PHEV乘用车等都开始匹配三元锂电池,唯有大巴仍然采用磷酸铁锂。其资源也向三元锂电池倾斜,坑梓工厂三元锂电池产能6GWh,磷酸铁锂电池产能8GWh,而新建的青海工厂的三元锂电池产能更是将达到18GWh。

迄今为止,三元和磷酸铁锂电池还未能够分出胜负,三元锂电池略占上风,但两者至少在现阶段都不是完美的解决方案,石墨烯或者燃料电池等其他替代能源技术都在一旁虎视眈眈。