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磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池,誰(shuí)是新能源汽車(chē)主流

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1475次  |  2019年07月22日  

磷酸鐵鋰電池三元鋰電池,誰(shuí)是新能源汽車(chē)主流?新能源汽車(chē)最核心的技術(shù)即為提供能量的電池,續(xù)航能力和充電速度則是電池技術(shù)發(fā)展到今天的瓶頸所在。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,鋰電池的目前的類(lèi)型有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰、三元材料等。


因能量性能和稀有金屬成本的原因,錳酸鋰、鈦酸鋰和鈷酸鋰電池逐漸變?yōu)樾”娺x擇,而磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池則得到更廣泛的推廣應(yīng)用。但是這兩者有什么區(qū)別呢?今天小編就聊一聊鋰電池這點(diǎn)兒事。


早期主流電池—磷酸鐵鋰電池


所謂磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。在新能源汽車(chē)發(fā)展的早期階段,磷酸鐵鋰電池因其熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)越、安全性好、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn),成為了各大廠商的首選。


但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,型能更優(yōu)越的三元鋰電池出現(xiàn)了,相比起來(lái),磷酸鐵鋰電池的能量密度較低,在續(xù)航里程相同的情況下,搭載磷酸鐵鋰電池的車(chē)輛自重更高,直接導(dǎo)致能耗不理想。


并且,國(guó)家對(duì)新能源補(bǔ)汽車(chē)的電池能量密度要求也逐年提高,磷酸鐵鋰電池受限于材料的問(wèn)題,能量密度很難在繼續(xù)提高,所以很多廠商慢慢的轉(zhuǎn)向的三元鋰電池的發(fā)展。


目前主流電池—三元鋰電池


三元鋰電池,是指用鎳鈷錳酸鋰鉀三元正極材料的鋰電池,相比之前介紹的磷酸鐵鋰電池,能量密度高、價(jià)格合適,綜合表現(xiàn)更加的優(yōu)秀,成為了目前大多數(shù)新能源汽車(chē)所采用的電池類(lèi)型。


看似完美的三元鋰電池,它的缺點(diǎn)也被眾人質(zhì)疑。三元鋰電池最大的缺點(diǎn)就是在200度左右的時(shí)候會(huì)發(fā)生分解,在高溫的作用下,電解液會(huì)迅速燃燒,增加電池發(fā)生自燃或自爆的風(fēng)險(xiǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展,很多廠商開(kāi)發(fā)出了優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng),安全問(wèn)題已得到改善,出色的表現(xiàn)贏得了各大汽車(chē)廠商的認(rèn)可。


這兩類(lèi)電池各有所長(zhǎng)


高溫條件下,三元鋰電池的三元材料會(huì)在200℃時(shí)發(fā)生分解,產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),釋放出氧原子,并在高溫作用下極易發(fā)生燃燒或爆炸的現(xiàn)象,因此基于安全的考慮,我國(guó)工信部在2016年1月,通過(guò)特殊發(fā)文規(guī)定將三元鋰電池的使用暫時(shí)限制在純電動(dòng)客車(chē)之外。而磷酸鋰電池的分解溫度在800℃,更不容易著火,安全性相對(duì)較高。


低溫條件下(氣溫低于-10℃以下),磷酸鋰電池衰減得非常快,經(jīng)過(guò)不到100次充放電循環(huán),電池容量將下降到初始容量的20%,基本與寒冷地區(qū)的使用絕緣了;而三元鋰電池的低溫性能優(yōu)異,在-30℃條件下可保持正常電池容量,更適應(yīng)北方低溫地區(qū)的使用條件。


從制造成本上來(lái)看,三元鋰電池所必需的鈷元素在我國(guó)儲(chǔ)量較少,大部分靠海外進(jìn)口,受到市場(chǎng)波動(dòng)影響非常大,所以三元鋰電池的成本必然居高不下,而磷酸鐵鋰電池所需原材料無(wú)需進(jìn)口,供應(yīng)充足,價(jià)格穩(wěn)定,成本相對(duì)較低。


在實(shí)驗(yàn)條件下,磷酸鐵鋰電池循環(huán)5000次后,剩余容量為84%,1C(1C表示電池一小時(shí)完全放電時(shí)電流強(qiáng)度)循環(huán)5000次后仍能保持80%以上的初始容量;三元鋰電池循環(huán)3900次后,剩余容量只剩下66%,1C循環(huán)2500次后就下降到80%初始容量。相比起來(lái)磷酸鋰電池的循環(huán)壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三元鋰電池。此外,磷酸鐵鋰電池能量密度為120Wh/kg,已經(jīng)基本達(dá)到理論極致,而三元電池的能量密度180Wh/kg,今后還有很大的提升空間。


磷酸鐵鋰電池發(fā)展前景


國(guó)內(nèi)的新能源汽車(chē)企業(yè)在早期源于成本問(wèn)題,大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來(lái)源,而現(xiàn)如今由于國(guó)家對(duì)于續(xù)航里程等補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的提升,三元鋰電池市場(chǎng)份額在逐漸提升。


三元材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢(shì),循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰材料優(yōu)勢(shì)明顯,在安全方面磷酸鐵鋰電池也優(yōu)于三元材料。在選用電池時(shí)可根據(jù)不同用途選擇,如大巴車(chē)空間較大,對(duì)電池比能量和比功率要求相對(duì)較低,可選擇磷酸鐵鋰材料電池,發(fā)揮其循環(huán)性能好的特性,轎車(chē)空間有限,電池用量小,則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適。


在與磷酸鐵鋰電池的競(jìng)爭(zhēng)中,三元鋰電池的安全問(wèn)題有待提升,這始終是盤(pán)桓在汽車(chē)企業(yè)腦海中的陰影。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,三元鋰電池有著磷酸鐵鋰電池不可比擬的高能量密度、耐低溫等特性,在新能源汽車(chē)發(fā)展的未來(lái),三元鋰電池解決掉安全和成本問(wèn)題之后,將徹底取代目前磷酸鐵鋰的市場(chǎng)地位,將成為新能源市場(chǎng)上的大勢(shì)所趨。


迄今為止,三元和磷酸鐵鋰電池還未能夠分出勝負(fù),三元鋰電池略占上風(fēng),但兩者至少在現(xiàn)階段都不是完美的解決方案,石墨烯或者燃料電池等其他替代能源技術(shù)都在一旁虎視眈眈。


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