磷酸鐵鋰電池有著較高的安全性和較長的循環(huán)壽命嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-10 10:31
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有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過，經(jīng)過1600次充放電循環(huán)后，磷酸鐵鋰電池仍然可以具備80%的帶電量。不僅如此，在大功率放電過程中，磷酸鐵鋰電池的表現(xiàn)也非常穩(wěn)定。這是我們經(jīng)常遇到的使用場景：在急加速或者跑高速時(shí)，電池需要大功率放電，而在這個(gè)過程中，電壓的穩(wěn)定能讓車輛具備更好的性能。而且在大功率放電過程中電池的實(shí)際容量會(huì)減小，這也是為什么電動(dòng)車跑高速續(xù)航里程會(huì)降低的原因之一，而磷酸鐵鋰電池在穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)非常突出。
▲純電動(dòng)車使用的電池包和電動(dòng)機(jī)總成
磷酸鐵鋰的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全性高。可耐受700-800度高溫，對于穿刺、撞擊、短路等極端形況不會(huì)釋放出氧分子，所以不會(huì)劇烈燃燒爆炸。這也是為什么比亞迪至今仍然在載客人數(shù)較多的客車中使用磷酸鐵鋰電池的原因。因?yàn)榭蛙囕d客人數(shù)多，相比乘用車對安全性要求更高，但對重量和體積又沒那么敏感，所以磷酸鐵鋰是非常好的選擇。
不過磷酸鐵鋰也有兩個(gè)不容忽視的缺點(diǎn)：第一是能量密度相對較低、重量大體積大；第二是對溫度相對敏感，低溫環(huán)境下，帶電量會(huì)明顯下降。由于能量密度達(dá)不到國家規(guī)定的150瓦時(shí)/千克的要求，所以不適合大規(guī)模應(yīng)用在乘用車中。
▲帶水冷系統(tǒng)和均衡控制的電池包總成
三元電池中現(xiàn)在主要有兩種技術(shù)路線，分別是鎳鈷錳和鎳鈷鋁，其中又以鎳鈷錳三種元素的組合最具代表性。它結(jié)合鈷酸鋰，鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優(yōu)勢，實(shí)際上是把三種材料整合在了一起。所以其綜合性能比單一材料要更好，其能量密度可以超過200瓦時(shí)/千克，所以能量密度是三元鋰的最大優(yōu)勢。
但是與磷酸鐵鋰相反的是，三元鋰的安全性較差，最高耐受溫度為250-300度。所以遇到撞擊、穿刺，很容易發(fā)生起火爆炸。所以對于冷卻系統(tǒng)，以及整個(gè)電池包的熱管理系統(tǒng)需要投入更高的成本開發(fā)和設(shè)計(jì)。
■ 三元鋰電池正在高速普及應(yīng)用
由于國家在乘用車領(lǐng)域的政策引導(dǎo)，把能量密度放到了比較高的位置，所以各個(gè)車企都在推進(jìn)或者換裝三元鋰電池。即便是之前掌握磷酸鐵鋰技術(shù)優(yōu)勢的比亞迪，也在逐步把旗下車型使用的動(dòng)力電池?fù)Q裝成三元鋰。這些車型包括：唐、秦還有騰勢等等。雖然現(xiàn)在采用三元鋰電池的騰勢還沒有上市銷售，但有消息稱，下一輪新產(chǎn)品將會(huì)使用三元鋰電池。
針對在電動(dòng)汽車上使用的動(dòng)力電池使用壽命終了，定義是電池的衰減量達(dá)到初始容量的20%。動(dòng)力電池的使用壽命在電動(dòng)汽車上反復(fù)充放電時(shí)，會(huì)由于鋰離子電池內(nèi)部的副反應(yīng)不斷發(fā)生使得電池本體材料性質(zhì)而發(fā)生衰退。這種衰退是由于以下幾個(gè)方面產(chǎn)生：電極材料晶格結(jié)構(gòu)的改變；電極材料發(fā)生分解、剝落或腐蝕造成活性材料減少；電解液分解消耗引起的導(dǎo)電性下降和阻抗增加；由于負(fù)極析鋰或副反應(yīng)造成可脫嵌的鋰離子被消耗；副反應(yīng)生成的氣體、不溶物質(zhì)以及粘結(jié)劑改性和集流體腐蝕引起的阻抗增加。
從實(shí)際使用環(huán)境條件來看，影響動(dòng)力電池單體使用壽命的因素主要包括充放電截止電壓、充放電倍率、使用溫度以及擱置條件。
已經(jīng)有很多資料文獻(xiàn)表明在一定范圍內(nèi)，不同充電截止電壓的循環(huán)壽命分別隨充電電壓越高而越短。這說明充電截止電壓對電池使用壽命的影響非常大。高的充電截止電壓會(huì)加劇電池副反應(yīng)的發(fā)生導(dǎo)致電池使用壽命縮短。動(dòng)力電池在整車上使用時(shí)，由于電動(dòng)汽車的各種行駛狀況使得電池易出現(xiàn)衰退而在較高電位區(qū)域充放電時(shí)性能下降較嚴(yán)重。
