從磷酸鐵鋰到三元鋰電池是進步還是后退？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-29 11:16
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鋰電“達沃斯”-電池網(wǎng)11月22日訊（陳語 張倩 山東青島 圖文直播）“2018年是國內(nèi)儲能電站發(fā)展的元年，在國家各個地方都開始大量興建儲能電站的建設(shè)，下一步的領(lǐng)域就是磷酸鐵鋰的天下，因為磷酸鐵鋰的價格已經(jīng)降到1元/wh，這還是系統(tǒng)造價。”山東豐元鋰能科技有限公司首席顧問梁廣川介紹，“但是，比能量低、低溫充放電、成本偏高是目前制約我國磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三朵烏云?？傮w目標是將磷酸鐵鋰電池電芯比能量提高到190-200wh/kg，電池組比能量提高到170-180wh/kg，電池組成本降低到0.6-0.8元/wh。”
11月21—23日，一年一度的全球電池行業(yè)盛會——第6屆中國（青島）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇（ABEC 2018，鋰電“達沃斯”）在中國·青島西海岸新區(qū)·星光島會議中心隆重舉行。
22日上午，梁廣川在ABEC 2018論壇上做了題為《磷酸鐵鋰的應用和今后發(fā)展趨勢》的主題演講，分享了磷酸鐵鋰的應用和產(chǎn)業(yè)、磷酸鐵鋰材料問題、分析及解決方案、磷酸鐵鋰電池體系的優(yōu)化和改進、磷酸鐵鋰電池的未來等，電池網(wǎng)摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：
磷酸鐵鋰材料存在的主要問題
磷酸鐵鋰材料存在容量偏低、效率偏低、導電性不佳、電化學極化偏大、低溫性能差問題、加工性能差、壓實密度低、鐵溶出及自放電、一致性待提高等問題。
理論上，磷酸鐵鋰比容量170mAh/g，目前，在實驗室用常規(guī)體系，已經(jīng)可以做到全電池1C≧150mAh。梁廣川認為磷酸鐵鋰容量偏低問題可以通過以下方法來改善：1、優(yōu)化一次晶粒尺度和結(jié)構(gòu)：（形貌、表面狀態(tài)、尺度、晶粒結(jié)合狀態(tài)、粒度分布）；2、優(yōu)化表面碳包覆結(jié)構(gòu)：（碳鍵態(tài)結(jié)構(gòu)，導電率，碳源，碳分布狀態(tài)，碳致密度等）；3、優(yōu)化晶粒中微量摻雜元素：（微量元素對晶格畸變和鋰離子擴散系數(shù)影響）；4、提高首次效率（全電池與負極、電解液和結(jié)構(gòu)配合減少不可逆鋰離子嵌入）；5、減小歐姆極化和濃差極化：從而減小不同倍率放電電壓平臺差異。
磷酸鐵鋰電池體系的優(yōu)化和改進
梁廣川還提出了磷酸鐵鋰電池體系的優(yōu)化和改進建議：1、根據(jù)使用場合確定電池體系：鋼殼、鋁殼、塑殼、軟包；2、電芯的高比能量化：200Wh/kg；3、電池制造工藝的簡化：成本低于0.5元/Wh，其中制造成本≤0.15元/Wh；4、電池組裝體系的自動化設(shè)計：自動PACK線；5、電池組的輕量化設(shè)計：達到170Wh/kg（輔助部件≤0.9g/wh）；6、配套電池的BMS和充電系統(tǒng)的設(shè)計：解決低溫問題。
梁廣川表示，按照目前的磷酸鐵鋰電芯材料測算，電池材料的成本費用達到了0.37元/wh，優(yōu)化后可以達到0.3元/wh以下。
梁廣川還透露，豐元鋰能同時具備磷酸鐵鋰材料和三元正極材料的生產(chǎn)能力，符合鋰電池市場對材料多元體系的需求，進一步提升在鋰電材料領(lǐng)域的市場競爭力，成為公司新的業(yè)績增長引擎。公司借助資本市場直接融資的優(yōu)勢，依靠人才、技術(shù)支撐，實施創(chuàng)新驅(qū)動，加快管理提升。通過未來五年的努力，力爭磷酸鐵鋰材料產(chǎn)能達到5萬噸/年，鎳鈷錳酸鋰三元材料2萬噸/年，市值突破百億元。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個好?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：
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。鈦酸鋰電池進行測試發(fā)現(xiàn)，在針刺、擠壓、短路等嚴苛測試下，不冒煙、不起火、不爆炸，安全性遠高于其他鋰電池。
2、快充性能優(yōu)異
與碳負極材料相比，鈦酸鋰電池具有較高的鋰離子擴散系數(shù)，可高倍率充放電。在大大縮短充電時間的同時，對循環(huán)壽命的影響較小，熱穩(wěn)定性也較強。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，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)域的推廣應用。
鈦酸鋰電池缺點：
鈦酸鋰電池負極采用鈦酸鋰，相比負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為負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：
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、短路等實驗中，不爆炸、不起火。
無記憶效應，電池可以隨時充放電。
工作溫度范圍寬廣，磷酸鐵鋰電池包熱峰值可達350℃-500℃，而鉛酸電池只在200℃左右。
磷酸鐵鋰電池包缺點：
磷酸鐵鋰電池存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低，導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)?；２⑶意佀徜囯姵貎r格高（生產(chǎn)成本高，濕度控制要求高），每瓦時9元左右，與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時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)會重點發(fā)展鈦酸鋰電池。未來，磷酸鐵鋰電池包技術(shù)進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。小編認為磷酸鐵鋰電池的更好些，都說是聚合物鋰電池不爆炸，但前短時間也出現(xiàn)過事故的，反而這個磷酸鐵鋰的市場周期長些，更穩(wěn)定性些。
