電池的能量密度不是越大越好，關(guān)鍵要看它！
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 11:12
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日前，北汽新能源上市發(fā)布了續(xù)駛里程達(dá)460km的EU400，成為繼去年上市的比亞迪e6 400及今年2月上市的騰勢400之后，又一款續(xù)駛里程超過400km的電動(dòng)汽車。而據(jù)最新消息，將于9月上市的奇瑞艾瑞澤5e的續(xù)駛里程也將超過400km。
在電動(dòng)汽車行駛里程一次次被刷新的背后，也意味著電池的能量密度也在一次次提高。技術(shù)的突破固然可喜，但是電池的能量密度是不是越大越好呢？是否存在一個(gè)最優(yōu)值？
雖然電動(dòng)汽車行駛里程已突破400km，但人們依舊迫切希望能有更高里程的車輛出來。“續(xù)駛里程當(dāng)然是越長越好。我開的就是電動(dòng)汽車，平時(shí)只敢在市區(qū)開，如果續(xù)駛里程更長，我就可以放心地開到郊區(qū)去玩了。”在記者的采訪過程中，一位消費(fèi)者說出了他的心聲。這也代表著現(xiàn)有電池的能量密度還滿足不了消費(fèi)者的需求。國家政策亦是要求純電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg，對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補(bǔ)貼?？梢灶A(yù)見的是如何提高電池的能量密度仍會是未來的主要方向。
在眾多鋰電池種類中，因三元材料性價(jià)比高、發(fā)展有潛力大被廣泛研究改進(jìn)，相比其他類型的鋰電池，三元鋰電池有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。
一是政策要求到2020年動(dòng)力電池單體比能量超過300瓦時(shí)/公斤，系統(tǒng)比能量力爭達(dá)到260瓦時(shí)/公斤、成本降至1元/瓦時(shí)以下，該技術(shù)路線較有潛力達(dá)到；
二是政策激勵(lì)和補(bǔ)貼引導(dǎo)，積分制對電耗和續(xù)航里程不同的車型采用不同積分。純電乘用車隨續(xù)航里程的不同而有所區(qū)別；能量密度成為補(bǔ)貼數(shù)額的重要考量依據(jù)。
而在今年1-6月，國內(nèi)三元鋰動(dòng)力電池的份額已達(dá)到73%，磷酸鐵鋰電池僅14%。這主要在于三元電池相對磷酸鐵鋰在能量密度與循環(huán)壽命上優(yōu)勢突出，這也是選擇三元鋰電池的重要原因所在。
“雖然國內(nèi)外都采用三元鋰電池，但就技術(shù)來看，國內(nèi)電池技術(shù)水平還有很大提升空間。”在某新能源汽車公司從事電池系統(tǒng)研究的工程師徐良（化名）表示。目前國內(nèi)電池單體大多為長方體，電池穩(wěn)定性相對較差，在電池串、并聯(lián)時(shí)需要加裝銅板，還要加裝冷卻及加熱系統(tǒng)等，這些都要占據(jù)一定的空間，進(jìn)而也就限制了電池組的容量。
據(jù)了解，目前國外新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)更多采用的是圓柱形三元鋰電池，如18650三元鋰電池。這類電池穩(wěn)定性更強(qiáng)，且能量密度高，同樣空間條件下，其電池組所釋放的電量要高于國內(nèi)生產(chǎn)的電池。但即便如此，受電池材料所限，任何電池的能量密度都有極限，在固定體積的空間下，如果不改變電池材料，電池的能量密度便不能提升。
由于空間和材料的限制，未來的電池能量密度將不會有太大的提升。單純的增加電池單體的數(shù)量以及重量，這不僅提高了車輛的價(jià)格，同時(shí)也增加了車輛的重量，降低車輛的經(jīng)濟(jì)性。
未來并不需要電池的能量密度無限大，只要滿足汽車正常行駛里程即可。針對電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的問題，早在2015年，就有專家提出了觀點(diǎn)。中國電動(dòng)汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高曾表示，他不支持發(fā)展500km以上續(xù)駛里程的純電動(dòng)乘用車，其中原因并不是技術(shù)無法滿足，而是性價(jià)比不高。
在近日舉辦的鋰產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇上，歐陽明高提出，隨著電池容量及電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的提升，電動(dòng)汽車安全性的挑戰(zhàn)也會全方位倍增，給整車電器安全、電池安全、充電安全、電網(wǎng)安全帶來重大技術(shù)挑戰(zhàn)。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?就動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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)模化。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(dòng)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。
