三元锂离子电池和四元锂电池有什么区别

2020-10-06 13:46 ryder

三元锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂离子电池,而这些元素的比例决定了电池的储电性能和充放电效率以及稳定性,现在市面上的大部分三元电池都是采取了公认比较稳定的比率进行搭配,所以在安全性上比较有保证,但是在性能表现上就显得有些受限了。
 
三元锂离子电池的特点是能量密度大,电压更高,所以同样重量的电池组电池容量更大,车子跑的距离也就更远,速度也能更快。但是其弱点在于稳点性较差,假如内部短路或是正极材料遇水,都会有明火出现。所以一般18650电池都会有一层钢壳保护。
 
正因为三元锂材料有这样的安全隐患,所以锂离子电池厂商也在努力往抑制出现事故的方向走。根据三元锂材料容易热解的特性,厂商在过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP)这几个环节上都会下不少的功夫。
 
就目前来看,人们追求高续航的脚步短时间内不会停歇,这也就意味着三元锂离子电池在很长时间内,或许仍然是众多新能源车型的首选。而且就近年来的趋势可以看出,高镍三元材料由于在比能量上有更大的优势,成为了更多厂商追逐的对象。
 
四元,比三元更多的金属元素,因为钴这个金属元素,他在市场上的售价和成本是非常高昂的。很多车企希望寻找到一种成本更低,性能更好的金属元素来代替它,这个四元锂离子电池就是抛开或者减少钴元素所进行的探索。比如在高含量镍的三元基础上新增铝元素,并且改变石墨负极的常规做法,新增硅碳层,这就形成了一种更为稳定的四元锂离子电池。
 
但是目前这种电池技术并不是很成熟,仍然处于探索当中。除了四元锂离子电池,市面上还有无钴电池。钴元素储量本来就少,而且全球超过60%的钴是在非洲不稳定的国家刚果里,降低钴元素,采用电芯无钴化,掺杂未成对的电子自旋的特定元素,减弱电子超交换现象。
 
关于四元锂离子电池NCMA材料在循环性能和热稳定性都比NCM材料具有明显的优势,作为新一代的锂离子电池技术使得电池以高容量正极材料得到提高,电池安全性也大大提高。综合来看,关于四元锂离子电池的技术还并不是太成熟,想要实现量产还是要很长一段路要走。
 
四元锂离子电池,理论上可在高能量密度、高稳定性的前提下,兼顾低成本。但是,NCMA正极材料生产工序要比NCM或NCA的制备更为复杂,虽然出发点是为了降低成本,实际上,在短时间内,其生产成本肯定比NCM或NCA要高,正如目前低钴的NCM811材料要比NCM622价格要高相同。因此,四元锂离子电池目前大规模量产的前景尚未明朗。

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