三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的區(qū)別是什么?
來源:寶鄂實業(yè)
2019-08-17 10:15
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三元鋰電池能量密度更大,但安全性經(jīng)常受到懷疑。磷酸鐵鋰電池雖然能量密度小,但大家說它更安全。
所謂“安全性”的差異,主要還是在正極材料上。
這兩種材料都會在到達一定溫度時發(fā)生分解,三元鋰材料會在200度左右發(fā)生分解。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。而磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì),因此擁有良好的安全性。磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃,工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C),有耐高溫特性。而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。有報告指出,實際操作中針刺或短路實驗中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象,但未出現(xiàn)一例爆炸事件,而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數(shù)倍的高電壓充電,發(fā)現(xiàn)依然有爆炸現(xiàn)象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。說簡單點,就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。注意,我們這里提到的只是“材料”。
壽命的改善:磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環(huán)壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。
大容量:具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量。5AH-1000AH(單體)
無記憶效應:可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現(xiàn)象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現(xiàn)象,電池無論處于什么狀態(tài),可隨充隨用,無須先放完再充電。
重量輕:同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。
環(huán)保:該電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無污染,符合歐洲RoHS規(guī)定,為絕對的綠色環(huán)保電池證。所以鋰電池之所以被業(yè)界看好,主要是環(huán)??剂浚虼嗽撾姵赜至腥肓?ldquo;十五”期間的“863”國家高科技發(fā)展計劃,成為國家重點支持和鼓勵發(fā)展的項目。隨著中國加入WTO,中國電動自行車的出口量將迅速增大,而進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。
從總的趨勢來看,國內(nèi)車企乘用車紛紛轉(zhuǎn)向使用三元鋰電池,包括北汽、比亞迪、江淮等。相應的供應商也在加速三元鋰電池的生產(chǎn),比如億緯鋰能在半年報中透露,二期工廠將主要生產(chǎn)三元鋰電池。
至于磷酸鐵鋰電池,越來越多的活躍在電動客車市場。去年11月,磷酸鐵鋰電池的電動大巴裝機量占到了64.9%,三元鋰電池裝機量只有27.6%。相反,在純電動乘用車市場,三元鋰電池在去年11月的裝機量超過76%。
問題不在于用哪種電池
我們前面提到的,只是三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料特性的差異。而最終決定安全性的,是整個動力電池系統(tǒng)。
由于鋰電池的特性,所以必須要有BMS(BatteryManagementSystem)。主要功能包括過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)等功能,一旦發(fā)生意外,能夠立刻切斷電流。
如果電池熱解了,先得問問BMS是不是合格的。
所以單純認為三元鋰電池不安全,是不太合適的。三元鋰材料容易熱解,但是不代表三元鋰電池不安全;磷酸鐵鋰材料不易熱解,但是不代表磷酸鐵鋰電池就是安全的。
動力電池的安全,是一個系統(tǒng)問題,不只是材料的原因。從之前的純電動客車自燃事故來看,有三元鋰電池,也有磷酸鐵鋰電池。但事故并不能說明某種電池是失敗的,涉及因素太多了,燃油車自燃也數(shù)不勝數(shù)。
其實,我們更應該關(guān)注的是如何阻止失效電池單體危害其他單體,受工藝水平限制,不可能把所有電池單體一致性保持在100%。
振華新能源總經(jīng)理李樹軍在最近的GNEV大會上就認為,高能量密度材料的使用,面臨鞭炮還是手雷的選擇。所以,務實的做法是關(guān)注模塊安全,而它的重點是失效隔離與安全保護。單體失效是無法避免的現(xiàn)象,但可以通過對單體進行控制,來預防模塊失效。
















