磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池對比性能區(qū)別有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-01 07:26
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磷酸鐵鋰電池有著較高的安全性和較長的循環(huán)壽命。有實驗驗證過，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，電池需要大功率放電，而在這個過程中，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際容量會減小，這也是為什么電動車跑高速續(xù)航里程會降低的原因之一，而磷酸鐵鋰電池在穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)非常突出。
▲純電動車使用的電池包和電動機總成
磷酸鐵鋰的另一個優(yōu)點是安全性高。可耐受700-800度高溫，對于穿刺、撞擊、短路等極端形況不會釋放出氧分子，所以不會劇烈燃燒爆炸。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。因為客車載客人數(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不容忽視的缺點：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，帶電量會明顯下降。由于能量密度達不到國家規(guī)定的150瓦時/千克的要求，所以不適合大規(guī)模應用在乘用車中。
▲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。它結合鈷酸鋰，鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優(yōu)勢，實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/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)，以及整個電池包的熱管理系統(tǒng)需要投入更高的成本開發(fā)和設計。
■ 三元鋰電池正在高速普及應用
由于國家在乘用車領域的政策引導，把能量密度放到了比較高的位置，所以各個車企都在推進或者換裝三元鋰電池。即便是之前掌握磷酸鐵鋰技術優(yōu)勢的比亞迪，也在逐步把旗下車型使用的動力電池換裝成三元鋰。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)品將會使用三元鋰電池。
針對在電動汽車上使用的動力電池使用壽命終了，定義是電池的衰減量達到初始容量的20%。動力電池的使用壽命在電動汽車上反復充放電時，會由于鋰離子電池內(nèi)部的副反應不斷發(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方面產(chǎn)生：電極材料晶格結構的改變；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電性下降和阻抗增加；由于負極析鋰或副反應造成可脫嵌的鋰離子被消耗；副反應生成的氣體、不溶物質(zhì)以及粘結劑改性和集流體腐蝕引起的阻抗增加。
從實際使用環(huán)境條件來看，影響動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加劇電池副反應的發(fā)生導致電池使用壽命縮短。動力電池在整車上使用時，由于電動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)域充放電時性能下降較嚴重。
