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)勢嗎?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-21 12:30
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越來越多的活躍在電動(dòng)客車市場。但低溫性能差,正極材料振實(shí)密度小等缺陷,在微型電池方面不具有優(yōu)勢。
格力電器與珠海銀隆轟轟烈烈合作之后,鈦酸鋰電池——早前并未受到市場太多關(guān)注的動(dòng)力電池,也因此從幕后走到了臺(tái)前。董明珠在多個(gè)場合表示要做“把金子從沙子里刨出來的人”。那么,董明珠之于鈦酸鋰電池,能否做到像王傳福之于磷酸鐵鋰電池,馬斯克之于三元鋰電池一樣成功呢?
鈦酸鋰電池也是鋰電中壽命最長、安全最高的電池。論生命周期,普通鋰離子電池約為1000—2000次循環(huán),鈦酸鋰則是3萬次循環(huán),是前者的15倍。而且銀隆新能源已掌握全球頂尖鈦酸鋰核心技術(shù),攻克了業(yè)內(nèi)公認(rèn)的“五大問題”,實(shí)現(xiàn)6分鐘快速充電、耐寬溫、30年循環(huán)使用壽命、不起火不爆炸等優(yōu)良特性。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域,電池的能量密度低成為行業(yè)部分人士抨擊鈦酸鋰電池“不是主流”的原因所在。
在多個(gè)場合,銀隆都公開承認(rèn)過鈦酸鋰電池存在能量密度低的問題。同時(shí)銀隆也已向社會(huì)表示,其已在積極研發(fā)和改進(jìn)這一缺點(diǎn),如今,銀隆所研發(fā)的第四代高能量密度鈦酸鋰電池,與第三代相比成本下降40%,能量密度提高60%。另外,銀隆還掌握了氫鈦研發(fā)這一核心技術(shù),將有效解決電池能量密度的問題,并通過鈦酸鋰電池和燃料電池的兩者結(jié)合,成功解決了新能源汽車?yán)m(xù)航里程的難題
磷酸鋰具有良好的電化學(xué)性能和低電阻。這是通過納米級(jí)磷酸鹽陰極材料實(shí)現(xiàn)的。主要優(yōu)點(diǎn)是高額定電流和長循環(huán)壽命;良好的熱穩(wěn)定性,增強(qiáng)了安全性和對(duì)濫用的容忍度。如果長時(shí)間保持在高電壓下,磷酸鋰對(duì)全部充電條件的耐受性更強(qiáng),并且比其他鋰離子系統(tǒng)的應(yīng)力更小。缺點(diǎn)是,較低的3.2V電池標(biāo)稱電壓使得比能量低于鈷摻雜鋰離子電池。對(duì)于大多數(shù)電池來說,低溫會(huì)降低性能,升高儲(chǔ)存溫度會(huì)縮短使用壽命,磷酸鋰也不例外。磷酸鋰具有比其他鋰離子電池更高的自放電,這可能會(huì)引起老化進(jìn)而帶來均衡問題,雖然可以通過選用高質(zhì)量的電池或使用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)來彌補(bǔ),但這兩種方式都增加了電池組的成本。電池壽命對(duì)制造過程中的雜質(zhì)非常敏感,不能承受水分的摻雜,由于水分雜質(zhì)的存在有些電池最短壽命只有50個(gè)循環(huán)。圖9總結(jié)了磷酸鋰的屬性。常用磷酸鋰代替鉛酸起動(dòng)蓄電池。四個(gè)串聯(lián)電池產(chǎn)生12.80V,與六個(gè)2V鉛酸電池串聯(lián)的電壓相似。車輛將鉛酸充電至14.40V(2.40V/電池)并保持浮充狀態(tài)。浮充的用意在于保持完全充電水平并防止鉛酸電池硫酸化。通過串聯(lián)四個(gè)磷酸鋰電池,每個(gè)電池的電壓均為3.60V,這是正確的滿充電電壓。此時(shí),應(yīng)該斷開充電,但駕駛時(shí)繼續(xù)充電。磷酸鋰容忍一些過度充電; 然而,由于大多數(shù)車輛在長途旅行中長時(shí)間保持電壓在14.40V,可能會(huì)增加磷酸鋰電池的機(jī)械應(yīng)力。時(shí)間會(huì)告訴我們磷酸鋰作為鉛酸電池的替代品能夠承受多長時(shí)間的過充電。低溫也會(huì)降低鋰離子的性能,可能會(huì)影響極端情況下的起動(dòng)能力。
磷酸鋰具有良好的安全性和長壽命,比能量適中,自放電能力增強(qiáng)。
鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱NCA)
鎳鈷鋁酸鋰電池或NCA自1999年以后被應(yīng)用。它具有較高的比能量,相當(dāng)好的比功率和長的使用壽命與NMC有相似之處。不太討人喜歡的是安全性和成本。圖11總結(jié)了六個(gè)關(guān)鍵特征。NCA是鋰鎳氧化物的進(jìn)一步發(fā)展;加入鋁賦予電池更好的化學(xué)穩(wěn)定性。隨著電動(dòng)汽車市場的進(jìn)一步擴(kuò)大和對(duì)續(xù)航里程要求的不斷提升,整車企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池在能量密度、制造成本、循環(huán)壽命和產(chǎn)品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領(lǐng)域尚未獲得巨大突破的前提下,適當(dāng)增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。目前,特斯拉已經(jīng)啟動(dòng)了21700電池的規(guī)模化生產(chǎn),并計(jì)劃用于特斯拉汽車Model3上,如果在特斯拉其他車型上測試通過,將全部替換掉之前使用的18650電池,特斯拉的做法或?qū)⒃谑澜绶秶鷥?nèi)引領(lǐng)一股“21700風(fēng)潮”。
二、方形鋰電池
方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池,方形電池的普及率在國內(nèi)很高,隨著近年汽車動(dòng)力電池的興起,汽車?yán)m(xù)航里程與電池容量之間的矛盾日漸突顯,國內(nèi)動(dòng)力電池廠商多采用電池能量密度較高的鋁殼方形電池為主,因?yàn)榉叫坞姵氐慕Y(jié)構(gòu)較為簡單,不像圓柱電池采用強(qiáng)度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥的等附件,所以整體附件重量要輕,相對(duì)能量密度較高。方型電池有采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。
但由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn),所以市場上有成千上萬種型號(hào),而正因?yàn)樾吞?hào)太多,工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題,但對(duì)于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品,最好使用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的圓柱形鋰電池,這樣生產(chǎn)工藝有保證,以后也更容易找到可替換的電池。
















