動力電池竟然還有區(qū)別？三元鋰是大趨勢是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 10:52
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新能源汽車最核心的技術(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)過多年發(fā)展，鋰電池的目前的類型有錳酸鋰、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？您的車是那種電池呢？今天我們就聊一聊鋰電池這點(diǎn)兒事。
三元鋰電池
三元鋰電池全稱是“三元材料電池”，一般是指采用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2，NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）三元正極材料的鋰電池，把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進(jìn)行不同的調(diào)整，所以稱之為“三元”，包含了許多不同比例類型的電池。從形狀上來區(qū)分，可分為軟包電池、圓柱電池和方形硬殼電池。其標(biāo)稱電壓可達(dá)到3.6-3.8V，能量密度比較高，電壓平臺高，振實(shí)密度高，續(xù)航里程長，輸出功率較大，高溫穩(wěn)定性差，但低溫性能優(yōu)異，造價(jià)也比較高。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池則是采用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，用鐵來做電池原料一來成本低廉，二不含重金屬，對環(huán)境污染較小，工作電壓為3.2V。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，因此在零電壓存放時(shí)并不會有泄漏，高溫條件下或過充時(shí)安全性非常高，可快速充電，高放電功率，無記憶效應(yīng)，循環(huán)壽命高，缺點(diǎn)為低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，能量密度較低，產(chǎn)品的成品率和一致性也飽受質(zhì)疑。
這兩類電池各有所長
高溫條件下，三元鋰電池的三元材料會在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，我國工信部在2016年1月，通過特殊發(fā)文規(guī)定將三元鋰電池的使用暫時(shí)限制在純電動客車之外。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。
從制造成本上來看，三元鋰電池所必需的鈷元素在我國儲量較少，大部分靠海外進(jìn)口，受到市場波動影響非常大，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需進(jìn)口，供應(yīng)充足，價(jià)格穩(wěn)定，成本相對較低。
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)5 000 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。
前景
日本松下、韓國LG化學(xué)、三星SDI等多采用三元鋰電池的技術(shù)路線，比如新能源巨頭特斯拉就采用了松下的鎳鈷鋁酸鋰三元鋰電池，就是所謂的NCA，在Model S和Model X上采用的是松下18650電池組，而最新的MODEL 3采用了更大容量的21700圓柱體電池組。
國內(nèi)的新能源汽車企業(yè)在早期源于成本問題，大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源，如比亞迪等企業(yè)則為磷酸鐵鋰電池的主力廠商，推出了秦、唐、宋等眾多明星產(chǎn)品，而現(xiàn)如今由于國家對于續(xù)航里程等補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的提升，三元鋰電池市場份額在逐漸提升。
在與磷酸鐵鋰電池的競爭中，三元鋰電池的安全問題有待提升，這始終是盤桓在汽車企業(yè)腦海中的陰影，連特斯拉Model X這樣的技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品，也曾在國內(nèi)外多次發(fā)生電池組起火燃燒的事故。但從長遠(yuǎn)來看，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，在新能源汽車發(fā)展的未來，三元鋰電池解決掉安全和成本問題之后，將徹底取代目前磷酸鐵鋰的市場地位，將成為新能源市場上的大勢所趨。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?就動力電池而言，目前，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池包以及鈦酸鋰電池在電動車領(lǐng)域都有應(yīng)用。磷酸鐵鋰電池，由于安全性能穩(wěn)定、高溫性能好、重量輕等優(yōu)勢，越來越多的活躍在電動客車市場。那么，鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?本文存能電氣小編整理了一些資料供大家閱讀。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包的對比：
鈦酸鋰電池：
鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。
鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)：
1、安全穩(wěn)定性好
鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的電勢高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，放電電壓平穩(wěn)，而且，因此提高了鋰電池的安全性能。鈦酸鋰電池進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，在針刺、擠壓、短路等嚴(yán)苛測試下，不冒煙、不起火、不爆炸，安全性遠(yuǎn)高于其他鋰電池。
2、快充性能優(yōu)異
與碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰電池具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，可高倍率充放電。在大大縮短充電時(shí)間的同時(shí)，對循環(huán)壽命的影響較小，熱穩(wěn)定性也較強(qiáng)。鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿。
3、循環(huán)壽命長
鈦酸鋰電池完全充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)3萬次以上，在作為動力電池使用10年之后，可能還能作為儲能電池再用20年。用戶在實(shí)際使用中不用更換電池，幾乎不增加后期成本。
4、耐寬溫性能良好
一般電動汽車在零下10℃時(shí)充放電就會出現(xiàn)問題，鈦酸鋰電池耐寬溫性能良好，耐用性強(qiáng)，在零下50℃到零上60℃均可正常充放電，無論是在冰封的北國，還是在炎熱的南方，車輛都不會因電池“休克”而影響工作，消除了用戶的后顧之憂。
綜上鈦酸鋰電池的優(yōu)勢，能大幅節(jié)省充電站場地建設(shè)和人員配置成本等，更適合在公交領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
鈦酸鋰電池缺點(diǎn)：
鈦酸鋰電池負(fù)極采用鈦酸鋰，相比負(fù)極用石墨的主流鋰電池，市場份額十分小眾。
能量密度低，成本高。特別是能量密度低是因?yàn)樨?fù)極材料鈦酸鋰的原理性能決定，很難有大的突破空間。
至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長，更難被認(rèn)證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。
磷酸鐵鋰電池包：
磷酸鐵鋰電池包是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
磷酸鐵鋰電池包優(yōu)點(diǎn)：
體積小，重量輕，鋰電池包的體積是鉛酸蓄電池體積的2/3,重量輕，只有鉛酸蓄電池的1/3～1/4。
循環(huán)壽命長，磷酸鐵鋰電池包循環(huán)壽命有1200～2000次，但傳統(tǒng)鉛酸電池卻只有500～900次。
充放電特性好，鋰電池包充放電電能轉(zhuǎn)換效率可大于97%，鉛酸蓄電池充放電電能量轉(zhuǎn)換效率約為80%左右。
安全環(huán)保，磷酸鐵鋰材料不含任何重金屬與稀有金屬，無毒，無論在生產(chǎn)及使用中均無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池鋰電池。在穿刺、擠壓、過充、短路等實(shí)驗(yàn)中，不爆炸、不起火。
無記憶效應(yīng)，電池可以隨時(shí)充放電。
工作溫度范圍寬廣，磷酸鐵鋰電池包熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而鉛酸電池只在200℃左右。
磷酸鐵鋰電池包缺點(diǎn)：
磷酸鐵鋰電池存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低；材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差；產(chǎn)品一致性差；知識產(chǎn)權(quán)問題。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?
在純電動汽車領(lǐng)域，電池多為磷酸鐵鋰電池包或者三元鋰電池，而近來格力欲收購的銀隆客車，其核心競爭力則是另辟蹊徑的鈦酸鋰電池。國內(nèi)汽車廠商應(yīng)用比較多的還是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池包。鈦酸鋰電池目前還未規(guī)?；?。并且鈦酸鋰電池價(jià)格高（生產(chǎn)成本高，濕度控制要求高），每瓦時(shí)9元左右，與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時(shí)2元左右的差距也是很大的。
鈦酸鋰電池未來市場空間將十分有限。鈦酸鋰電池做的企業(yè)少，將導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)整體研發(fā)投入少，從目前電池企業(yè)研發(fā)投入及規(guī)劃投入看，也很少企業(yè)會重點(diǎn)發(fā)展鈦酸鋰電池。未來，磷酸鐵鋰電池包技術(shù)進(jìn)步速度將超過鈦酸鋰電池。一般來說，電動車最好是用磷酸鐵鋰電池包，安全第一。
總結(jié)：鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包這是兩種不同的鋰電池，所使用的材料有所不同，特性也不一樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)。小編認(rèn)為磷酸鐵鋰電池的更好些，都說是聚合物鋰電池不爆炸，但前短時(shí)間也出現(xiàn)過事故的，反而這個(gè)磷酸鐵鋰的市場周期長些，更穩(wěn)定性些。
