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电池知识

钛酸锂电池当前的突出问题是什么?该如何解决?

来源:宝鄂实业    2019-05-19 20:35    点击量:

1)钛酸锂电池的突出问题仍是电压太低,与三元材料配时也最多只能到2.3V(4.2-1.5),结果就是目前成熟量产的电池能量密度很低,不如典型的以碳系材料为负极的磷酸铁锂和三元电池(3~4V)。银隆目前使用的钛酸锂电池的能量密度是70-80 Wh/Kg,系统能量接近60Wh/Kg。 其第四代新型钛酸锂电池有望在能量上接近磷酸铁锂电池,目前可能处在实验室阶段,后续可能放大。

钛酸锂电池本征的低电压导致的低电池能量密度,使得钛酸锂电池在汽车上装载量不可能太多,因此如果要更多考虑功率-能量(快充-续航)两因素平衡时,钛酸锂电池会很麻烦,此时磷酸铁锂和三元配石墨的技术则要好的多。如果完全不考虑里程,只装很少的电池随跑随停随充,钛酸锂倒是可以。


2)三元的产气和钛酸锂的胀气问题都很突出,通过电解液的调整,可以基本控制钛酸锂固有的胀气问题。此外能量密度及生产成本上较劣势。采用三元材料后,银隆的电芯最新能量密度提升到80Wh/kg,大约是三元-石墨电芯的一半。从电池类型来看,银隆有圆柱型电池和软包电池两类:圆柱型用钛酸锂,软包电池采用磷酸铁锂+石墨。圆柱电池的能量密度不高,电芯即使密堆积,组成电池组后浪费空间更多,因此能量密度与续航可能是一大核心问题。而如果要把钛酸锂用于制备能量密度更高的软包电池,其对胀气又很敏感,电池不能做大。也就是说,材料体系可能在一定程度上限制了其电池技术路线的发展。


 

3)成本,老生常谈的成本:

钛酸锂电池的成本明显高于其它体系电池,主要来自于以下几个因素:A)本身较低的能量密
度;B)钛的高成本;C)钛酸锂工艺等性能上需要解决的问题,目前三元-钛酸锂电池的成本大约是三元-石墨电芯的两倍,在对于成本十分敏感的电池领域,这是一个必须要认真考虑的因素。成本高昂实际上也限制了钛酸锂电池装车时的用量,以及续航,这都是该技术路线的客观短板。

但产品实际比容量最高值为140 mAh/g,再算上负极,隔膜,电解液呢,电池外壳的质量,磷酸铁锂电池能量密度理论最高值为170wh/kg,主要是因为磷酸铁锂体积密度较低。

目前市场上最好磷酸铁锂电池来自比亚迪150wh/kg。

锰酸锂vs磷酸铁锂

虽然,商业化的锰酸锂正极材料的容量比磷酸铁锂低约20%,但其电压比磷酸铁锂高15%,而且磷酸铁锂堆积密度较低,锰酸锂的压实密度高约40%,所以锰酸锂的体积比能量高于磷酸铁锂25-30%。

如果磷酸铁锂电池能量密度最高能达到170wh/kg,那么锰酸锂电池能量密度最高能可达210wh/kg。

另外,锰酸锂电池系列,出现一款新产品,镍锰酸锂电池能量密度高达300-350wh/kg,并且有更好的高温性能。