锂电池五种正极材料性能比较
来源：宝鄂实业
2019-11-09 22:10
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电动汽车用锂电池材料:五种正极材料性能比较
电池制造商正在大力推广电动汽车。如果他们不成功会发生什么?就像20世纪90年代爆炸的燃料电池和过去10年发展起来的生物燃料一样，没有政府补贴，它们可能无法生存。美国能源部也承认，锂离子电池的一些关键参数无法满足需求。新型的镍氢电池比锂离子电池更便宜、更安全，更适合电力系统，但由于研究已经成熟，政府无法为其提供资金。
电力系统没有理想的竞争对手，所以锂电池仍然是一个不错的选择。图1显示了五种替代电池，其中锂镍锰钴(NMC)电池、磷酸锂电池和锂锰电池具有一定的优势。最受欢迎的消费电子产品钴酸锂电池(未列出)是特斯拉和Smart Fortwo ED电动汽车使用的能量密度最高的“计算机电池”，但由于价格昂贵，不适合在传统电动汽车中大量使用。人们需要在安全性、比能量、成本和高温性能方面做出权衡。
图1比较了五种类型的电池的性能就安全而言,特定的能量(也称为容量),特定的权力(电池充放电的能力在一个大比例),高温和低温性能的电池,生活(包括服务和存储生活),和成本。但是图中并没有提到充电时间。如果有合适的电源插座，电动汽车动力系统中的所有电池都可以快速充电。超高速充电是个例外，但大多数用户仍然可以接受几个小时的充电时间。图1也没有列出自放电性能——另一个重要的电池特性。一般来说，锂电池的自放电率很低，如果电池是新的，几乎可以忽略不计。然而，电池因高温老化会加速自放电，造成电池管理问题。在电动汽车可用的电池类型中，磷酸锂电池的自放电率比其他任何电池系统都要高。
图1中5个电池的性能图并不完全相同，但它们非常相似，没有一个突出。例如，NCA虽然容量大，但不如低容量的磷酸锂电池安全。如果没有完美的电池，汽车制造商就会通过设计电池组合来弥补。因此，电池制造商一般根据要求来设计电池，以增强应用所需的重要特性。以下是电力系统中电池的一些重要指标。
安全性:选择电动车电池最重要的因素之一。一场被媒体和公众舆论放大的事故，可能导致大众汽车拒绝电动汽车。100年前也发生过类似的问题，当时蒸汽机和油箱爆炸。主要的问题是电池的热失控。坚固的配件和精心设计的安全电路应该是这个问题的基本解决方案，但仍然存在风险。电池在滥用和长期使用后必须是安全的。
寿命:反映电池的循环次数和储存寿命。大多数电动汽车的电池续航时间为8至10年，一次充电可行驶160公里(约100英里)。电池老化引起的老化是一个严重的问题(尤其是在炎热的气候中)。汽车制造商缺乏关于电池在不同条件和气候下如何老化的数据。因此，制造商往往会加大电池组的尺寸，以弥补电池容量的损失，从而确保汽车可以在规定的时间内使用。
电池的高低温性能:反映了电池在极热的夏季和极低的温度下的性能。与在大范围温度下工作的内燃机不同，电动汽车的电池需要高温。当汽车仅由电池供电时，调节电池温度所需的能量，汽车内部的加热和冷却也将来自电池。
比能:电池中每单位重量的能量，反映了汽车的行驶里程。很明显，电池每单位重量只能产生化石燃料1%的能量。一公斤(1.4升，0.37加仑)的汽油能产生大约12千瓦时的电，而一公斤电池只能产生大约120千瓦时的电。但是请记住，电动机的效率超过90%，而内燃机的效率只有30%。尽管在效率上有这样的差异，如果没有增加2到4倍的储能能力，电池不太可能跟上内燃机。
比功率:与汽车的加速能力有关，大多数电动汽车电池的比功率都不低。与同等马力的内燃机相比，电动机具有更好的转矩比。
成本:这是电动汽车的主要缺点。波士顿咨询集团预测，很难将电池的目标成本限制在250-400美元/千瓦时。还有其他因素导致成本增加，如安全保护电路的调节、电池管理状态、环境温度控制的维护、8-10年的保修期。这些因素导致电池的价格与非电动汽车相当，而非电动汽车的价格实际上又翻了一番。
