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电池知识

广为流传的网文对锂电池的质疑是真的吗?

来源:宝鄂实业    2019-06-28 15:11    点击量:

 广为流传的网文对锂电池的质疑还包括:锂电池剧毒、短命、易爆炸,使用条件苛刻;无法回收利用,造成巨大环保压力……果真如此吗?

  锂电池是剧毒危险品?

  回应:锂电池不含剧毒物质,影响远小于铅酸电池“锂离子电池和锂电池严格说在概念上还是有区别的。”中国汽车技术研究中心动力电池领域首席专家、电池测试与应用技术联盟秘书长、高级工程师王芳说,锂电池通常指由锂金属或锂合金为负极、使用非水电解液的电池。锂离子电池指可充二次电池,负极不采用金属锂,依靠锂离子在正负极之间移动来工作。不过,在日常生活中,人们习惯把锂离子电池简称为锂电池或锂电。

  据了解,目前我国推广的新能源汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)大多都采用锂离子电池,其中磷酸铁锂占到80%—90%,三元锂电池在乘用车上也开始大规模应用。

  针对网传文章中指出的锂电池是“剧毒危险品”的说法,王芳驳斥说,锂电池相比如铅酸、镍铬、镍氢等传统电池,不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质,相对污染较小。且其电解液为有机溶剂和锂盐,大多为无毒或低毒;但锂电池分解或水解产物为氢氟酸和其它含氟化合物,具有一定腐蚀性和毒性。

  就“锂电池剧毒说”,中国电子科技集团第十八研究所研究员级高级工程师刘浩杰表示,锂离子电池本身不含剧毒物质,负极的碳和正极的金属氧化物基本是无毒的。由于锂离子电池属于密封体系,正常使用是不会接触到这些物质的。“无论如何,其影响远小于目前应用最为广泛的铅酸电池。”

  锂电池寿命短、使用条件苛刻?

  回应:动力锂离子电池寿命可达2000次循环,电池管理系统可限制“过充过放”

  目前锂电寿命有多长?浅充浅放和过充过放是否会对电池安全和寿命产生影响呢?

  “决定动力锂离子电池使用寿命的因素有很多,包括体系本身的特性,也包括制造工艺、使用工况等。优质的电池体系,外加科学的系统管理,可以达到很长的使用寿命。”王芳介绍说,按照容量衰减至80%作为截止条件、按照100%的放电深度测试,目前动力电池的寿命基本都可以达到2000次循环。

  “过充过放指电池在充放电过程中电压超过或低于规定的截止电压,对电池性能和寿命会带来危害。”王芳说,但电池中的BMS电池管理系统会加以限制和保护,低温时限制对电池充电,加热至合适温度时再充电。王芳说,为了确保锂离子电池的安全性,从电池单体、模组再到电池系统有一系列的安全保护设计,防止电池过充过放过温,在出现异常时及时报警和保护。

  锂离子电池安全性理论上是可控的,引发安全问题多是在产品缺陷和滥用的情况下。”刘彦龙说。“但单纯电池单体、模组和系统的安全,还不足以保证搭载锂电池的电动汽车的绝对安全。”宁德时代新能源科技有限公司(CATL)董事长李平介绍,目前顶配的Model—S使用了7104块松下三元锂电池,在电池安全保护方面做足了功夫,包括设置传感器、由电池控制系统控制、大量使用高强度铝合金等材料的碰撞防护等。在采取这些安全设计的情况下,安全事故的概率还是达到了万分之一。

锂离子电池内部主要由正极、负极电解质和隔膜组成,锂离子电池的正、负极及电解质根据所使用材料的不同,会使电池有着不同的性能表现以及不同的名称。目前市面上比较常见的锂电池分为钴酸锂(LiCoO2)和锰酸锂(LiMn2O4),以及本篇文章中的主角——磷酸铁锂(LiFePO4)。

  作为锂电池的一种,磷酸铁锂主要用途就是动力系统领域,比如电动汽车、军事航天、电动工具以及UPS,由于其有着出色的结构稳定性、安全性能以及较长的使用寿命,所以更加适合用在动力系统领域中使用。相比使用其他正极材料的锂离子电池来说,磷酸铁锂电池至少具备五大优点。

  五大优势 安全长寿

  相比目前市面上较为常见的钴酸锂和锰酸锂电池来说,磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点:更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属(原材料成本低)、支持快速充电、工作温度范围广。

  更高的安全性

  磷酸铁力完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题,表现在磷酸根化学键的结合力比传统的过度金属氧化物结构化学键强,所以结构更加稳定,并且不易释放氧气。

  更长的使用寿命

  目前市面上多数移动电源内部所使用的锂离子电芯,循环使用寿命基本在500次-800次左右,而磷酸铁锂电池则有着至少2000次以上的使用寿命,并且其容量还能维持在80%以上。所以如果移动电源内部储电单元为磷酸铁锂的产品,有着绝对的正常使用寿命优势。

  磷酸铁锂电池正极材料中不含贵重金属和稀有金属,所以更加环保,能够有效减少环境的污染。另外,广泛的材料来源也让其材料成本更低,在价格上更优优势。

  在充电速度上,磷酸铁锂同样有着更大的优势,支持快充的特性让其可支持至少2C的充电速度(C为充电参数,比如容量为1000mAh的电芯,2C电流即为1000mA×2=2000mA)。能够大幅度缩短充电时间,目前市面上多数移动电源在使用5V标准充电电压下,充电电流通常为0.2C。

  相比其他锂电池来说,磷酸铁锂电池有着更大的工作温度范围,在-20°C至+75°C下均可正常工作,一些具有耐高温特性的磷酸铁锂电池还可以在350°C至500°C范围内正常工作,相比锰酸锂和钴酸锂的200°C极限值有着更多的优势。

  所以,相比钴酸锂和锰酸锂电池来说,磷酸铁锂最为明显的优势就是极高的安全系数、支持快速充电(大电流充电)和更宽广的工作温度范围。可以让消费者不必再为锂电池的安全问题而担心的同时,也能够在更加恶劣的环境中正常使用。

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