詳解三元電池取代磷酸鐵鋰已是必然？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-29 10:22
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對于企業(yè)來說，研發(fā)最大的問題是方向不能選錯。2017年是中國新能源汽車發(fā)展進入拐點，一系列新政策的調(diào)整，其內(nèi)容核心無一不指向動力電池高能量密度的發(fā)展方向，高比能量的三元電池自然成為市場寵兒。
目前來看，三元電池取代磷酸鐵鋰電池之勢已然形成，對于專注磷酸鐵鋰線路的企業(yè)來說，未來的路似乎越來越窄了。
其實，早在2015年，這一發(fā)展方向就初現(xiàn)端倪。一方面，消費者對電池的續(xù)航里程的要求不斷提高，磷酸鐵鋰容量技術(shù)的發(fā)展明顯滯后于市場需求；另一方面磷酸鐵鋰在國際市場并不是主流，歐美日韓等電池生產(chǎn)和消費大國都不做磷酸鐵鋰，在全球化市場背景下，中國遲早是要跟國際接軌的。
2016年的工信部“暫停三元鋰客車列入目錄事件”，似乎再次堅定了磷酸鐵鋰企業(yè)的信心，畢竟看起來短時間內(nèi)磷酸鐵鋰路線仍能繼續(xù)獲得政策支持。然而時移世易，2017年新推薦目錄對電池能量密度的標準提高，讓這份信心碎了一地；不少企業(yè)紛紛感慨風向的轉(zhuǎn)變來的太快。
政策的轉(zhuǎn)變依托于市場的需求，市場驅(qū)動植根于客戶需要，更高能量密度的三元電池實質(zhì)是消費者的選擇。我國三元鋰電技術(shù)起步較晚，水平較低，隨著三元電池成為市場主流，三元電池的研發(fā)進度將不斷提速，相比于磷酸鐵鋰，其優(yōu)勢將不斷凸顯。所以專注磷酸鐵鋰的企業(yè)在市場競爭中將會日漸艱難。
磷酸鐵鋰在未來市場上的劣勢主要體現(xiàn)在兩方面，第一是主流市場趨于飽和，據(jù)2016年的數(shù)據(jù)顯示，在客車市場電動大巴已占到近90%的市場份額，反觀三元電池的應(yīng)用車型，2017年第一季度新能源乘用車占到整體銷量的91.6%；第二是磷酸鐵鋰理論上能達到的最高能量密度為200wh/kg，而國家工信部等四部委聯(lián)合發(fā)布的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》要求動力電池比能量2020年達到300wh/kg，2025年比能量達到500wh/kg，顯然對于磷酸鐵鋰來說，這很難實現(xiàn)。
通過統(tǒng)計中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會的58家電池企業(yè)，記者發(fā)現(xiàn)，其中共有8家專注磷酸鐵鋰生產(chǎn)的企業(yè)，分別是深圳沃特瑪、北京國能、江蘇天鵬、河南新太行、實聯(lián)長宜淮安、福建冠城瑞閩、浙江佳貝思、上海航天。
那么，這些專注磷酸鐵鋰的這些企業(yè)，未來在市場中如何才能翻過身？李智華給出了他的答案：發(fā)展出路在于轉(zhuǎn)型，但轉(zhuǎn)型很難，同時得想辦法做一些磷酸鐵鋰方面適合的應(yīng)用，可以與儲能基站合作，但總體來說這個市場不好了。
目前來看，三元電池對磷酸鐵鋰的市場替代才剛剛開始，磷酸鐵鋰企業(yè)仍有足夠的時間進行戰(zhàn)略緩沖。如何尋求新的突破是它們不得不面臨的選擇，擺在它們面前的方向有很多，但關(guān)鍵在于如何選擇，這考驗企業(yè)發(fā)展智慧。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討。磷酸鐵鋰電池UPS電源在儲能特性、循環(huán)壽命、高溫適應(yīng)能力、綠色環(huán)保等方面,都顯示了無可比擬的優(yōu)勢，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)廣泛使用磷酸鐵鋰電池組作為UPS電池后備電源的設(shè)備，下面存能電氣小編就對磷酸鐵鋰電池UPS電源的應(yīng)用和性能進行研究和分析。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討：
鉛酸蓄電池經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)被眾多行業(yè)廣泛應(yīng)用，同樣，在數(shù)據(jù)中心、通信及各類機房UPS電池亦是首選。然而，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對供電系統(tǒng)的可靠性要求更高，對實現(xiàn)綠色環(huán)保的意識更強，為此，對解決鉛酸蓄電池存在的許多問題就更加迫切。
鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較:
1、質(zhì)能比低、體積能量比低，UPS電池重量大，占地面積大。
2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時間后充放電效率還會下降。
3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設(shè)計壽命5-8年，實際使用大多為3～5年。
4、運行環(huán)境溫度要求高，在溫度超過25度時，環(huán)境溫度每提高7～10℃時電池壽命折損一半。
5、蓄電池大量采用鉛，其開采、加工和使用過程中均容易對環(huán)境造成嚴重污染。
為了解決以上問題，通信行業(yè)和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池組應(yīng)用在不斷增加，鋰電池UPS市場一個新趨勢，是對數(shù)據(jù)中心和UPS應(yīng)用中鋰離子電池的興趣日益增長。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，磷酸鐵鋰電池組具有更長的使用壽命、更小的尺寸和重量、在更廣泛的環(huán)境中運行的能力，以及可大電流快速充放電，耐高溫性能優(yōu)越，在﹣10℃～﹢65℃情況下仍然能夠正常工作;總體擁有成本(TCO)更優(yōu)。
鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長、安全環(huán)保等特點，已經(jīng)成為儲能電源的改革重點，也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐，與UPS主機息息相關(guān)。磷酸鐵鋰電池能減少UPS系統(tǒng)的尺寸和重量，以便更有效地利用空間，鋰電池的長壽命設(shè)計將大大降低更換電池的成本和維護的負擔。
鋰電池作為UPS系統(tǒng)的重要組成部分，市場上的UPS電源廠商多數(shù)都在將蓄電池淘汰，使用新型的鋰電池，鋰電池UPS在儲能電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)領(lǐng)域、通信基站、航空航天等多個領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用?，F(xiàn)今隨著我國鋰電池領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，鋰電池UPS電源逐漸受到了關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，通信行業(yè)則已捷足先登。
磷酸鐵鋰電池組在UPS中的實際應(yīng)用：
某局10樓UPS動力機房由于機房稱重和面積不夠,停電后要求必須滿足4h的不間斷供電時間,無法安裝閥控密封鉛酸蓄電池組,根據(jù)放電時間要求,使用了一組384V/400Ah磷酸鐵鋰電池,電池組由120塊3.2V/400Ah的電池模塊串聯(lián)組成,其中400Ah的電池模塊由4個單體容量為100Ah的電芯并聯(lián)組成的,120塊400Ah的電池模塊串聯(lián)組成一個384V/400Ah的電池組,如圖所示。
所以磷酸鐵鋰電池組在UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用時,只須把UPS對電池組的充電電壓調(diào)整到磷酸鐵鋰電池所需要的電壓即可。
磷酸鐵鋰電池UPS具有如下優(yōu)點：
1、輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池UPS工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺約3.2V;
2、安全性強：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以過放電到零伏。即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;
3、高溫性能好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達95℃，鋰電池放電結(jié)束時溫度可達160℃，鋰電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;
4、高效率輸出：標準放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電(10S)可達20C;
5、高循環(huán)壽命：經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;
6、使用方便：可快速充電;
7、環(huán)保：整個生產(chǎn)過程清潔無毒。所有原料都無毒。
8、非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰(zhàn)略資源及稀有資源。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源供電系統(tǒng)中的應(yīng)用：
針對磷酸鐵鋰電池組的特性，在UPS供電系統(tǒng)設(shè)置時，只須把鋰電池UPS給電池組的充電電壓調(diào)整到鋰電池所需要的電壓即可。因為鋰電池即便是長期處于充電狀態(tài)下，由于自身的IBMS均衡保護功能，電池性能是不容易發(fā)生改變的。
例如，數(shù)據(jù)中心UPS電池容量配置：
電池室空調(diào)啟動的環(huán)境溫度設(shè)定為25℃，UPS系統(tǒng)容量200kVA(396V/425A)，蓄電池放電時間0.5小時。經(jīng)計算，需配置396V/500Ah鉛酸電池1組，或者396V/200Ah鐵鋰電池組?？紤]同樣的機房承重條件，后者占地面積是前者的28%，后者重量是前者的16%。利用磷酸鐵鋰電池UPS大電流放電特性，降低機房面積和承重要求，更容易實現(xiàn)分散供電。
在運維管理方面，華為鋰電UPS管理系統(tǒng)可以集成到UPS管理系統(tǒng)，電池管理與UPS管理系統(tǒng)是一套完整的系統(tǒng)。華為鋰電管理系統(tǒng)可以將電池信息上傳至UPS系統(tǒng)，配合華為UPS與網(wǎng)管系統(tǒng)，實現(xiàn)磷酸鐵電池智能管理，減少檢測頻率，做到磷酸鐵鋰電池UPS運行狀態(tài)隨時可查、可管、可控。
鋰電池的分類：
鋰電池
鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。
①鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
②鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
我們相信，隨著鋰電池組技術(shù)的成熟和制造業(yè)產(chǎn)能的增長，更多供應(yīng)商開始進入磷酸鐵鋰電池UPS應(yīng)用領(lǐng)域，可以預(yù)計，磷酸鐵鋰電池UPS的各項優(yōu)勢將會體現(xiàn)的越來越明顯，其缺點也將隨著技術(shù)的進步而逐漸減少，將廣泛應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心、機房、通信、工業(yè)、航空等領(lǐng)域。
