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电池知识

三元锂电池和磷酸铁锂电池两种电池发展谁更好一些,为什么这么说呢?

来源:宝鄂实业    2019-05-23 20:40    点击量:

其实,目前市场上主流的电池材料就是三元锂电磷酸铁锂两种。不过,以现在的情况来看,未来的三元锂电池的发展可能要更好一些,为什么这么说呢?

 

首先从原理上来看,两者的区别不大。磷酸铁锂的电池不含有重金属,所以相对来说比较耐高温、稳定性好,并且价格相对来说比较便宜。而三元锂电池的正极材料采用镍钴锰酸锂,而负极采用石墨,而三元锂电池最大的特点就是能储存较多的电量,也就是我们所说的能量密度,并且在耐低温性能上要更好一些。所以说,在原理上两者的优劣势差不多,只不过,三元锂电池更加适合我们现在的新能源汽车而已。

 

目前,国内的新能源汽车正处于高速增长的阶段,甚至新能源汽车的同比增长率已经超过了大热的SUV车型。虽然说高增长的背后少不了政策的“推波助澜”,但至少消费者对于新能源汽车有了更高的认可度。不过,随着政府新能源汽车政策的退坡,该市场可能会面临一些冲击。而且国家对于补贴的车型要求越来越严格,最值得关注的一点就是能量密度的要求。据悉,明年新能源汽车补贴车型的能量密度必须达到一定数值,这个可能会对于电池能量密度不达标的车型产生较大的打击。而由于三元锂电池能量密度高的特点,未来可能将会在市场中成为受追捧的电池材料。这也是为什么我说三元锂电池未来发展更好的原因。

新能源汽车的动力电池可以分为二次电池(包括铅酸电池,镍镉电池,镍氢电池,锂电池)和燃料电池。

 

工作原理

首先纠正一个概念,锂电池按照正负极使用的材料不同,通常分两大类 :

锂金属电池,也就是使用二氧化锰为正极材料,金属锂或其合金金属为负极材料的电池;锂离子电池,使用锂合金金属氧化物为正极材料,石墨为负极材料电池。

锂金属电池其性质不够稳定而且不能充电,所以不属于二次电池。对于新能源汽车来讲,我们平时说的锂电池,就是指锂离子电池

我们来看看锂离子电池的工作原理,如下图:

 

锂离子电池主要由正极(含锂化合物),负极(碳素材料),电解液,隔膜四个部分组成:

电池充电时,正极上锂原子电离成锂离子和电子(脱嵌),锂离子经过电解液运动到负极,得到电子,被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中(插入);

电池放电时,嵌在负极碳层中的锂原子,失去电子(脱插)成为锂离子,通过电解液,又运动回正极(嵌入);

锂电池的充放电过程,也就是锂离子在正负极间不断嵌入和脱嵌的过程,同时伴随着等当量电子的嵌入和脱嵌。锂离子数量越多,充放电容量就越高。

分类

因正极材料不同,锂离子电池主要分为:磷酸铁锂(LFP),镍酸锂(LNO),锰酸锂(LMO),钴酸锂(LCO),以及镍钴锰酸三元锂(NCM)、镍钴铝酸三元锂(NCA),负极材料主要采用石墨碳材料。

各类型的化学成分,结构以及主要性能比较如下:

 

技术路线

基于上表,我们来理一理不同类型锂电池在市场的应用情况。

先说说钴酸锂,作为锂电池的鼻祖,当然也可能是作为动力电池先试试水,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循环寿命和安全性都较低,事实证明其并不适用作为动力电池。为了弥补这个缺点,特斯拉运用了号称世界上最顶尖的电池管理系统来保证电池的稳定性。钴酸锂目前在3C领域的市场份额很大。

第二是锰酸锂电池,主要最先由电池企业AESC提出,这个AESC来头可不小,是日产和日本电气股份有限公司(NEC)的合资。锰酸锂代表车型是为日产聆风,由于其价格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所谓的较好综合性能。所谓成也萧何败也萧何,也是正因为这种不温不火的特性,其逐步被新的技术所替代。

接着是磷酸铁锂,作为比亚迪的主打,其稳定好,寿命长,且具有成本优势,特别适用于需要经常充放电的插电式混合动力汽车,但其缺点是能量密度一般。

最后是三元锂电池,作为冉冉升起的新星,能量密度可达最高,但安全性相对较差。对于续航里程有要求的纯电动汽车,其前景更广,是目前动力电池主流方向。

各有千秋 各有各的优点 就看在什么车上用。在重型大巴或者电动卡车上可能还是铁电池用的多 在小型车上可能三元锂多一些 不一定吧

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