三元锂电池最大的优势在于什么？它的技术还能突破吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-04 23:29
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三元锂电池最大的优势在于电池能量密度高，其储能密度通常在200Wh/kg以上，相对于磷酸铁锂的90-120Wh/kg来说，这样的表现对于轻量化设计更加友好，也更适合现阶段新能源乘用车市场对续航里程的需求。
三元锂电池能量密度接近极限
三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限，很难再有大的突破。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了固态电池上。目前纯电动汽车的发展一直受到电池能量密度低的桎梏。电池能量密度没有大的突破，纯电动车的续航里程就无法大幅提高，纯电动汽车的发展将智能依赖于政策支持，缺乏市场动力。
业内人士表示三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限，很难再有大的突破。要想进一步提升三元锂电池的能量密度，就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后，由于高镍的热稳定性很差，电池内部的热反应就会非常剧烈，安全问题令人担忧。
依靠三元里电池技术路线，动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标，难度很大。因此行业希望依靠固态电池进一步提升电池能量密度。固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，高温下表现良好，安全性更高。固态电池会大大降低电动车自燃的概率。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上。大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池;丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作，并计划于2030年实现量产。
电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好，已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好，适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高，是未来主要方向。
提高动力三元锂电池比能量的技术途径
一、工艺进步，但如今电池工艺设计已相对成熟，提高电池比能量的空间不大；
二、材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸铁锂和三元锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破；
三、新材料、新体系，即开发高比能新材料、发展动力三元锂电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。
四、锂电池包能量密度是一个系统问题，提高电芯能量密度是一个直接手段，但是如果做好电芯的布置，电路的规划，减轻壳体重量，为电池减负，也是提高电池能量密度的一个有效手段。
无论技术如何改进，磷酸铁锂动力电池电芯的能量密度达到300Wh/kg的希望都较为迷茫，相对来说，三元锂电池技术路线则较有希望。
那么就目前情况而言，当下最主流的电池封装方式有三种，圆柱型、方壳型和软包型，优劣得所。软包型电池虽然有尺寸变化灵活、能量密度高、重量轻、内阻小的诸多优点，但是同样具有机械强度差、封口工艺难、成组结构复杂、设计难度大等缺点，甚至在成本、一致性和安全性方面都表现一般。
而圆柱与方形虽然都属于硬壳封装，但也有各自对应的特性。比如圆柱型封装尺寸小、成组灵活、成本低且工艺成熟。目前特斯拉的纯电车型所采用的封装方式便是硬壳圆柱型电池，但作为国际一线品牌来说，依然要面对圆柱封装的成组后散热设计难度大、一致性差、重量沉、能量密度低等问题。
方壳电池封装顾名思义是将单体电池做成方形，并且采用高强度铝合金作为封装材料，具有重量轻、硬度强等优势。另外，这种封装有利于让电池的内部材料卷覆得更加紧密，并在硬壳的高硬度限制下，电池不容易膨胀所以相对更加安全。例如在国内新能源领域首屈一指的比亚迪汽车，作为拥有电池、整车同步制造能力的车企，一直以来用产品技术实力塑造着新能源产业的风向标，比亚迪在动力电池封装方面便采用了硬壳方形的动力电池封装工艺，例如王朝系列的最新纯电车型秦ProEV500就搭载了能量密度高达160.9Wh/kg的铝合金方形电池，并且，比亚迪的方壳型封装方式还在内部配备了防爆塞，如果有热失控的情况，会从防爆塞的固定方向释放膨胀空气，不容易影响其它电芯，大大增加了用车的可靠性和安全性。
从另一层面来讲，比亚迪采用方形封装工艺，相对于圆柱形封装缩小了电芯间的缝隙，让整体尺寸更加紧凑，再加上壳体采用了密度更小、重量更轻且强度更高的铝镁合金，让电池的能量密度和安全性做到更高。在续航方面的表现也会更加突出。
行业普遍认为，未来5年内，依然是三种电池并存的局面，相信软包、方形、圆柱等三种封装工艺电池也会凭借各自优势，在不断完善的道路上实现突破。而作为最终搭载的车型产品或车企品牌来说，像比亚迪这种已经具备全产业链优势的主机厂，势必会沿着现有方壳封装技术路线，更快实现技术突破，以低成本、高品质实现电池封装技术的进步。
三元锂电池能量密度接近极限
三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限，很难再有大的突破。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了固态电池上。目前纯电动汽车的发展一直受到电池能量密度低的桎梏。电池能量密度没有大的突破，纯电动车的续航里程就无法大幅提高，纯电动汽车的发展将智能依赖于政策支持，缺乏市场动力。
业内人士表示三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限，很难再有大的突破。要想进一步提升三元锂电池的能量密度，就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后，由于高镍的热稳定性很差，电池内部的热反应就会非常剧烈，安全问题令人担忧。
依靠三元里电池技术路线，动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标，难度很大。因此行业希望依靠固态电池进一步提升电池能量密度。固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，高温下表现良好，安全性更高。固态电池会大大降低电动车自燃的概率。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上。大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池;丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作，并计划于2030年实现量产。
电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好，已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好，适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高，是未来主要方向。
提高动力三元锂电池比能量的技术途径
一、工艺进步，但如今电池工艺设计已相对成熟，提高电池比能量的空间不大；
二、材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸铁锂和三元锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破；
三、新材料、新体系，即开发高比能新材料、发展动力三元锂电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。
四、锂电池包能量密度是一个系统问题，提高电芯能量密度是一个直接手段，但是如果做好电芯的布置，电路的规划，减轻壳体重量，为电池减负，也是提高电池能量密度的一个有效手段。
无论技术如何改进，磷酸铁锂动力电池电芯的能量密度达到300Wh/kg的希望都较为迷茫，相对来说，三元锂电池技术路线则较有希望。
那么就目前情况而言，当下最主流的电池封装方式有三种，圆柱型、方壳型和软包型，优劣得所。软包型电池虽然有尺寸变化灵活、能量密度高、重量轻、内阻小的诸多优点，但是同样具有机械强度差、封口工艺难、成组结构复杂、设计难度大等缺点，甚至在成本、一致性和安全性方面都表现一般。
而圆柱与方形虽然都属于硬壳封装，但也有各自对应的特性。比如圆柱型封装尺寸小、成组灵活、成本低且工艺成熟。目前特斯拉的纯电车型所采用的封装方式便是硬壳圆柱型电池，但作为国际一线品牌来说，依然要面对圆柱封装的成组后散热设计难度大、一致性差、重量沉、能量密度低等问题。
方壳电池封装顾名思义是将单体电池做成方形，并且采用高强度铝合金作为封装材料，具有重量轻、硬度强等优势。另外，这种封装有利于让电池的内部材料卷覆得更加紧密，并在硬壳的高硬度限制下，电池不容易膨胀所以相对更加安全。例如在国内新能源领域首屈一指的比亚迪汽车，作为拥有电池、整车同步制造能力的车企，一直以来用产品技术实力塑造着新能源产业的风向标，比亚迪在动力电池封装方面便采用了硬壳方形的动力电池封装工艺，例如王朝系列的最新纯电车型秦ProEV500就搭载了能量密度高达160.9Wh/kg的铝合金方形电池，并且，比亚迪的方壳型封装方式还在内部配备了防爆塞，如果有热失控的情况，会从防爆塞的固定方向释放膨胀空气，不容易影响其它电芯，大大增加了用车的可靠性和安全性。
从另一层面来讲，比亚迪采用方形封装工艺，相对于圆柱形封装缩小了电芯间的缝隙，让整体尺寸更加紧凑，再加上壳体采用了密度更小、重量更轻且强度更高的铝镁合金，让电池的能量密度和安全性做到更高。在续航方面的表现也会更加突出。
行业普遍认为，未来5年内，依然是三种电池并存的局面，相信软包、方形、圆柱等三种封装工艺电池也会凭借各自优势，在不断完善的道路上实现突破。而作为最终搭载的车型产品或车企品牌来说，像比亚迪这种已经具备全产业链优势的主机厂，势必会沿着现有方壳封装技术路线，更快实现技术突破，以低成本、高品质实现电池封装技术的进步。
