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三元锂电池是新能源汽车的大趋势吗

发布日期:2019-08-09

  新能源汽车的核心技术是提供能源的电池。 耐久性和充电速度是电池技术发展到今天的瓶颈。 经过多年的发展,目前的锂电池类型包括锂锂锰氧化物电池,磷酸铁锂锂电池,锂钛酸锂电池,锂钴氧化物电池和三元锂电池,由于能量性能和稀有金属成本。 锰酸锂,钛酸锂和锂钴氧化物电池逐渐成为利基选择,而磷酸铁锂和三元锂电池已被广泛使用。 但这两者有什么区别? 你的车是那种电池吗? 今天我们将谈谈锂电池。

  三元锂电池被称为“三元材料电池”,通常是指使用镍 - 钴 - 锰酸盐(Li(NiCoMn)O2,NCM)或镍 - 钴铝酸锂(NCA)三元阴极材料的锂电池。盐,钴盐和锰盐作为三种不同的组分进行不同的调整,因此它被称为“三元”并含有许多不同类型的电池。与形状不同,它可分为软包电池,圆柱电池和方形硬壳电池。其标称电压可达3.6-3.8V,高能量密度,高压平台,高振实密度,长巡航范围,大输出功率,低温稳定性差,但优异的低温性能和高成本。

  磷酸铁锂电池使用磷酸铁锂(LiFePO 4)作为正极材料,并且使用铁作为电池的原料。成本低,二是不含重金属,环境污染小,工作电压3.2V。磷酸铁锂晶体中的PO键是稳定的,因此在零电压存储下没有泄漏。在高温条件下或过充电时安全性非常高,可以快速充电,高放电功率,无记忆效应和高循环寿命。缺点是低温性能差,正极材料的振实密度低,能量密度低,产品的产率和稠度高。

  这两类电池各有所长

  高温条件下,三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解,产生剧烈的化学反应,释放出氧原子,并在高温作用下极易发生燃烧或爆炸的现象,因此基于安全的考虑,我国工信部在2016年1月,通过特殊发文规定将三元锂电池的使用暂时限制在纯电动客车之外。而磷酸锂电池的分解温度在800℃,更不容易着火,安全性相对较高

  低温条件下(气温低于-10℃以下),磷酸锂电池衰减得非常快,经过不到100次充放电循环,电池容量将下降到初始容量的20%,基本与寒冷地区的使用绝缘了;而三元锂电池的低温性能优异,在-30℃条件下可保持正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

  从制造成本上来看,三元锂电池所必需的钴元素在我国储量较少,大部分靠海外进口,受到市场波动影响非常大,所以三元锂电池的成本必然居高不下,而磷酸铁锂电池所需原材料无需进口,供应充足,价格稳定,成本相对较低。

  在实验条件下,磷酸铁锂电池循环5000次后,剩余容量为84%,1C(1C表示电池一小时完全放电时电流强度) 循环5 000 次后仍能保持80%以上的初始容量;三元锂电池循环3900次后,剩余容量只剩下66%,1C循环2500次后就下降到80%初始容量。相比起来磷酸锂电池的循环寿命要远远大于三元锂电池。此外,磷酸铁锂电池能量密度为120Wh/kg,已经基本达到理论极致,而三元电池的能量密度180Wh/kg,今后还有很大的提升空间。

  日本的松下,韩国的LG化学,三星SDI等采用三元锂电池的技术,如新能源巨头特斯拉已采用松下镍钴锂铝三元锂电池,就是所谓的NCA,在Model S中的Model X使用Panasonic 18650电池组,而最新的MODEL 3使用更大容量的21700电池组。

  国内新能源汽车公司起源于早期的成本问题,大多使用磷酸铁锂电池作为能源。例如,比亚迪等公司是磷酸铁锂电池的主要制造商,并推出了许多明星产品,如秦,唐,宋。如今,由于国家推广巡航范围等补贴标准,三元锂电池的市场份额正在逐步增加。

  在与磷酸铁锂电池的竞争中,需要提高三元锂电池的安全性问题。这一直是汽车公司心目中的阴影。即使是特斯拉Model X等领先技术产品也已在国内外使用。发生电池组烧毁的事故。然而,从长远来看,三元锂电池具有高能量密度和低温耐受性的特性,这是磷酸铁锂电池所无法比拟的。在新能源汽车的未来,三元锂电池将完全取代安全和成本问题。目前,磷酸铁锂的市场地位将成为新能源市场的趋势。

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