电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
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锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
磷酸铁锂离子电池与三元锂离子电池包的技术之争。在锂离子电池当道的时代,更是将重点放在了三元锂与磷酸铁锂上,将来三元锂与磷酸铁锂到底谁胜谁负,三元锂离子电池包和磷酸铁锂离子电池还未能够分出胜负,三元锂离子电池略占上风,但两者至少在现阶段都不是完美的处理方案。
铁锂离子电池与三元锂离子电池包的技术之争
我国动力电池主要有4种商业化技术路线:磷酸铁锂离子电池、三元、锰酸锂和钛酸锂。锰酸锂离子电池主要是因为能量密度偏低,而钛酸锂离子电池主要是因为成本较高,两者在动力电池市场份额总占比不到5%。铁锂离子电池路线与三元锂离子电池包路线成为动力电池市场的主体路线,共占据市场份额的~95%。
磷酸铁锂离子电池的特点在于安全性高,高倍率充放电特性和较长的循环寿命。文献显示,在充电条件为1C倍率充电至3.65V,然后转恒压至电流下降到0.02C,之后以1C倍率放电至截止电压2.0V,循环1600次之后电池容量仍有初始容量的80%。磷酸铁锂离子电池也拥有良好的快充特性,3C倍率充电条件下,15分钟可以充电55%,30分钟充个电容量超过95%。
磷酸铁锂离子电池最大的优势是其安全性,磷酸铁锂的化学性质稳定,高温稳定性好,700-800℃才会开始发生分析,且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子,不会萌生剧烈的燃烧,安全性能高。
但是,磷酸铁锂离子电池的缺点在于其性能受温度影响大,尤其是低温环境下,放电能力和容量均会大幅度降低。此外,磷酸铁锂的能量密度较低,仅算电池的重量能量密度惟有120Wh/kg,如果计算整个电堆,包括电池管理系统、散热等零部件的能量密度就更低了。
在小型乘用车范畴,三元锂离子电池包已经全面取代磷酸铁锂离子电池。三元锂离子电池包能量密度高,循环性能好于正常钴酸锂。目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂离子电池水平。
三元锂离子电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料,石墨作为负极材料的锂离子电池。与磷酸铁锂不同,三元锂离子电池电压平台很高,这也就意味着在相同的体积或是重量下,三元锂离子电池包的比能量、比功率更大。除此之外,在大倍率充电、和耐低温性能等方面,三元锂离子电池也有很大的优点。
三元锂离子电池包PK磷酸铁锂技术路线之争看似巨大,但对于用户和整车企业来说,两种技术路线实则各有千秋。归根结底,不同车型选择适合其运营的不同电池,才是问题的根本所在。
三元锂离子电池包热稳定性较差,250-300℃就会发生分析,遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着,萌生的热量进一步加剧正极分析,在极短的时间内就会爆燃。虽然有着安全顾虑,但因为政策对能量密度的规定,三元锂离子电池包已经呈现取代磷酸铁锂离子电池趋势,成为乘用车的主流。
总结:从产业布局上看,越来越多磷酸铁锂离子电池加工厂家都开始关注三元锂离子电池材料开发。但是,这并不意味着,将来就将绝对是三元锂离子电池包统领天下,电池行业一向是一代材料一代技术,整个行业一直并没有停止对新材料和新技术的挖掘,更高的能量密度和更安全的性能永远是企业试图平衡的两大命题。
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