解析鈦酸鋰電池概念大熱,用在電動(dòng)汽車上到底怎么樣?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 14:41
點(diǎn)擊量:次
先說一下總結(jié)性的看法:鈦酸鋰是一種有用的材料,只是優(yōu)缺點(diǎn)都比較明顯。能量密度低是其最為突出的問題,所以更適合于一些特種的電動(dòng)汽車的用途,想讓汽車跑遠(yuǎn)點(diǎn)的都請(qǐng)忽略它。
:鋰電池,肯定得有正極和負(fù)極材料,說不清楚分別是什么,分析其好用難用都無從談起。鈦酸鋰電池這個(gè)概念倒底算是啥,也沒說明鈦酸鋰當(dāng)正極還是負(fù)極,不過沒關(guān)系,說到這里咱就干脆都分析一下。
首先貼一下文獻(xiàn)對(duì)鈦酸鋰的簡(jiǎn)介:
175mAh/g的理論容量,對(duì)鋰電位1.5V----因此也不會(huì)產(chǎn)生SEI,不可逆容量低(所以這個(gè)材料壽命和安全性好),嵌脫鋰時(shí)體積應(yīng)變只有不到0.2%,所以材料結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定。制成時(shí)是Li4Ti5O12,充電滿后是Li7Ti5O12。該材料安全,壽命長(zhǎng),在功率型以及低溫用途下表現(xiàn)出色。
容量不低,175mAh/g,但是這只是容量,不是能量,電壓乘以電量得到的才是能量。此材料電壓是1.5V,OK。
問題來了,這個(gè)材料倒是既可以做正極,也可以做負(fù)極。如果做正極的話,那基本就要和石墨負(fù)極配,得到的電池基本就是1.5V的電池(一般鋰電池,3.4,3.7V的都有,現(xiàn)在好像還有4V的)。但是這也太搓了,電壓如此低,得到的電池能量密度也比較慘,看看電壓差別,就知道,能量密度起碼跌一半。你們整天嫌電動(dòng)車跑不遠(yuǎn),就是因?yàn)殡姵啬芰棵芏炔?,你再看看它?/div>
還沒完,它如果做正極,先充電的話要嵌鋰,這就要求負(fù)極必須含鋰。一般用的負(fù)極,比如石墨,都是不含鋰的,這就要求鋰化。鋰化的石墨/硅負(fù)極這個(gè)技術(shù)似乎已經(jīng)有,不過我聽來我們這里介紹的日本專家講了講,感覺可不像是什么已經(jīng)比較成熟的技術(shù),至少個(gè)人認(rèn)為比鈦酸鋰離實(shí)用還要遠(yuǎn)??傊?,當(dāng)正極感覺十分不靠譜……
如果做負(fù)極的話,OK,這是它的本行吧。它電壓是高一點(diǎn),不過正好與電解液穩(wěn)定共存,不會(huì)生成SEI膜。因此材料安全性不錯(cuò),材料充放電時(shí)應(yīng)變又小,被譽(yù)為“零應(yīng)變材料”,總之壽命長(zhǎng),大倍率充放也比較耐受,聽說有一萬次的壽命。
但是,樹上的鳥兒成雙對(duì)~~~~~~~~~~,它做負(fù)極的話,與幾種正極材料配合的情況如何?
電池的正負(fù)極相配是比較重要的內(nèi)容:比如這個(gè)負(fù)極特別牛,一萬次的壽命,可惜正極只能撐500下……一樣沒戲。幾種典型的正極材料,如三元(現(xiàn)在也不錯(cuò)了),鈷酸鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰中,磷酸鐵鋰仍然是毫無疑問的壽命最高的(雖然你們老吐槽鐵鋰這這那那),磷酸鐵鋰的功率性能也很好(參見上次磷酸鐵鋰電池的回答),因此個(gè)人認(rèn)為和鈦酸鋰配合還比較靠譜。不過這種電池,電壓只有3.4-1.5=1.9V,基本還是一個(gè)慘(普通磷酸鐵鋰電池,以石墨為負(fù)極,3.3V左右的電壓)。能量密度也相應(yīng)的非常寒磣。
鈦酸鋰這個(gè)材料,要么電壓再低點(diǎn)(當(dāng)負(fù)極),要么電壓再高一點(diǎn)(牛B無敵新正極),可能境遇都要好很多。
此外,這個(gè)材料價(jià)格貴是肯定的(RMB/kg),畢竟鈦不是什么特別便宜的東西,你再便宜能有錳鐵便宜?再加上能量密度低(WH/kg),所以算單位能量(RMB/WH)的價(jià)格時(shí),只會(huì)更缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。(你們天天嫌電動(dòng)車貴)說來說去,其實(shí)人家也有優(yōu)點(diǎn),材料穩(wěn)定,安全,大倍率功率性能良好,因此對(duì)于“快充” “功率型”用途,一定是比較適合的,這一點(diǎn)沒有問題,人家沒撒謊。
但是,這種功率型用途是靠犧牲能量密度得來的,以前裝100kg電池,現(xiàn)在如果還想跑那么遠(yuǎn),就要裝200kg……所以相應(yīng)的也就做了一些調(diào)整,比如就少裝電池,然后跑一趟充一次,每次都快充。 其實(shí)我覺得,這也算是一種成功的運(yùn)行模式。只不過真的得把單位能量(RMB/WH)的價(jià)格這筆賬算清楚,畢竟受認(rèn)可的產(chǎn)品,成本一定得有點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)力,而在這點(diǎn)上鈦酸鋰好像不太樂觀。
另外一個(gè)快充,電流大,略危險(xiǎn),能量損失率高,算了……我覺得我像是一個(gè)快充黑,總之快充有優(yōu)點(diǎn),也有不足,客觀看待吧~~【相關(guān)閱讀:光說幾分鐘充滿,其它性能都不說的快充技術(shù),都是耍流氓】
中國(guó)的新能源汽車市場(chǎng)可說發(fā)展的越來越快,之所以發(fā)展快速,很大部分原因離不開國(guó)家對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼政策,在政府的大力支持下,新能源汽車快速前進(jìn),車企對(duì)“續(xù)航里程”的追求也越來越高,新能源汽車的核心部件“電池”也是“優(yōu)勝劣汰”,三元鋰電池逐漸被新能源汽車廣泛應(yīng)用。
但是隨著2018年補(bǔ)貼政策大幅度下調(diào),以前常被應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池能否重新取代三元鋰電池,成為新能源汽車的“寵兒”呢?筆者認(rèn)為可能性較小,但是至少在大型客車和公共交通方面,磷酸鐵鋰電池依然會(huì)被廣泛應(yīng)用。
在目前市場(chǎng)上,大多數(shù)新能源汽車主要使用的是三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池,錳酸鋰電池。那么相比之下,磷酸鐵鋰電池有什么優(yōu)勢(shì)能夠支持它逆襲呢?
三元鋰電池
三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)是能量密度高,循環(huán)性能好,續(xù)航里程大,比較適合未來新能源汽車電池的發(fā)展趨勢(shì),而且適合北方天氣,低溫環(huán)境下電池更加穩(wěn)定。不過它最大的劣勢(shì)就是三元鋰材料不穩(wěn)定,容易在200度左右發(fā)生分解,并且在高溫環(huán)境下電解液會(huì)迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng),這也是為什么現(xiàn)在有些新能源汽車發(fā)生碰撞后容易自然的原因。
但是對(duì)于很多消費(fèi)者來說,現(xiàn)在新能源汽車的續(xù)航里程仍然是它們所擔(dān)心的一個(gè)問題,所以不管有沒有補(bǔ)貼,消費(fèi)者都是希望電動(dòng)汽車的續(xù)航里程能夠更長(zhǎng),反之,汽車廠商不管有沒有補(bǔ)貼肯定也希望自己的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程能夠越大越好,畢竟這樣消費(fèi)者才會(huì)買單,所以這時(shí)候三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)就很重要了,這也是為什么很多廠商愿意選擇三元鋰電池的原因。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢(shì)就是安全穩(wěn)定性。它是目前最安全的鋰離子電池正極材料,而且循環(huán)使用壽命可達(dá)2000次以上,比三元鋰電池壽命更長(zhǎng)。但是它的劣勢(shì)就是能量密度低,而且耐低溫性能較差,在低溫環(huán)境下工作不僅壽命低,放電效率也低。此外體積大,較重,會(huì)占用車內(nèi)大量空間。所以這種安全性較高但是能量密度較低的電池一般應(yīng)用于公共交通方面。不過對(duì)于家用車來說現(xiàn)在一般較少采用。
錳酸鋰電池
錳酸鋰電池是前兩年比較主流的動(dòng)力電池,但是隨著對(duì)續(xù)航里程的追求,現(xiàn)在也漸漸被三元鋰電池所超越。錳酸鋰電池在這三種電池中價(jià)格最便宜,工作電壓高,倍率性能好,低溫工作性能好,缺點(diǎn)是能量密度較低,使用壽命一般,尤其是高溫循環(huán)性能差,而安全穩(wěn)定性則是三者中的中等水平。
就目前新能源市場(chǎng)上主要使用的三種電池比較來看,就憑續(xù)航里程這一點(diǎn),三元鋰電池就牢牢占據(jù)榜首。而且就算是在現(xiàn)階段補(bǔ)貼下降的情況下,三元鋰電池在能量密度上也占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)。不過從安全性上來看,磷酸鐵鋰電池在今后還是有很大發(fā)展空間的,不過前提還是在解決了里程問題之后,畢竟目前消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的續(xù)航里程追求更大,所以磷酸鐵鋰電池想借補(bǔ)貼退坡逆襲可能性較小?!♀佀徜囎鲐?fù)極與磷酸鐵鋰配合,充分發(fā)揮穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命、高功率的優(yōu)點(diǎn)時(shí),做一些功率型、儲(chǔ)能型電池,還是比較靠譜的,貌似有廠家有這個(gè)產(chǎn)品。
















