詳解三元鋰電池的用途及優(yōu)缺點
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-06 15:10
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三元鋰電池的特點是能量密度大，電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠，速度也能更快。但是其弱點在于穩(wěn)點性較差，如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水，都會有明火產(chǎn)生。所以一般18650電池都會有一層鋼殼保護，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以，雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。
之所以這樣，原因是兩種材料在到達一定溫度時發(fā)生分解，三元鋰材料會在更低的200度左右發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應。說簡單點，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過需要注意的是，我們提到的是材料，而不是已經(jīng)成為成品的電池。
磷酸鐵鋰電池則要穩(wěn)定許多，電池板就算是穿刺、短路也不會爆炸燃燒，遭到350℃的高溫也不會起火（三元鋰電池在180-250℃就扛不住了）。所以在安全性能上，磷酸鐵鋰電池略勝一籌。
正因為三元鋰材料有這樣的安全隱患，所以廠商也在努力往抑制產(chǎn)生事故的方向走。根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性，廠商在過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）這幾個環(huán)節(jié)上都會下不少的功夫。特斯拉之所以對于安全性有信心，就是因為它有一整套電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)⒒钚愿叩?a href="http://www.pdszhhs.com">三元鋰電池管理地更好。當然，伴隨著越來越多的電池企業(yè)、車企還有專業(yè)的電池管理企業(yè)在這個領域的不斷研發(fā)，更多的企業(yè)也能做到優(yōu)秀的電池管理，將安全性大大提升。
能量密度是核心要素
能量密度（Energy density）是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg（瓦時/千克）。電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量越多。
比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh/kg，比亞迪三元鋰電池能量密度則達到了200Wh/kg?？梢钥闯觯嚥牧媳攘姿徼F鋰的優(yōu)勢還是很明顯的。深圳另外一家電池企業(yè)比克電池的三元材料動力電池單體電芯能量密度近220Wh/kg，在行業(yè)內(nèi)算是比較高的。
在這里，不得不說國家政策對于行業(yè)的指導性也是非常明確。2017年3月1日，中央四部委印發(fā)了《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》通知，明確指出了“將提高電池比能量作為今后的重點發(fā)展目標之一”。
以下三點為重點：
1.到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統(tǒng)比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環(huán)境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。
2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。
3.力爭實現(xiàn)單體電池350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應用。
事實上，正是由于這個發(fā)展方向，三元鋰電池的春天才算是真正到來，因為磷酸鐵鋰在單體能量密度上可以突破的空間不大，而三元鋰電池的潛力則還未充分挖掘出來。
關于電池壽命的問題
三元鋰電池的理論壽命是2000次充放電循環(huán)，但在實際使用中，當進行900次的充放電循環(huán)后，電池容量就基本衰減到了55%。也就是說充滿電只能跑原來里程的一半。但如果每次電池充放電都控制在0%-50%或者25%-75%的循環(huán)中工作，即使經(jīng)過3000次的充放電循環(huán)，電池容量基本還能能夠保持在70%左右。但這同樣需要優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)。
磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命也在2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次的循環(huán)性。不過，磷酸鐵鋰電池有一個致命的缺點，那就是低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。研究表明，一塊容量為3500mAh的電池，如果在-10℃的環(huán)境中工作，經(jīng)過不到100次的充放電循環(huán)，電量將急劇衰減至500mAh，基本就報廢了。所以在北方，這種電池的工況實在是讓人擔憂的。
三元鋰電池這個名稱很響亮，但具體的內(nèi)容恐怕很多朋友并不清晰，需要留意下。三元正極材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢，循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰更好，但在寒冷環(huán)境中又變得更差。安全方面，磷酸鐵鋰本來是最理想的，但是三元鋰的不斷加強的電池管理技術加持下，逐漸得到提高。
