磷酸鐵鋰電池有哪些危機?未來應用的亮點是什么?
不同的電池資料系統(tǒng),有著不同的優(yōu)缺點,新的電池資料系統(tǒng)迭出,大有“青出于藍而勝于藍”的趨勢,尤其是三元資料在電動大巴上解禁之后,該系統(tǒng)有著越來越高的呼聲。磷酸鐵鋰資料系統(tǒng)作為當時電池資料系統(tǒng)的中堅力量,在其能量密度越來越接近上限的時候,是否還有其他的殺手锏以保證其自立于商場?磷酸鐵鋰電池資料的前景頗受重視。
磷酸鐵鋰的“危”與“機”
鋰離子電池的正極資料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元資料等。從工作原理上講,磷酸鐵鋰也是鋰離子的嵌入/脫嵌過程,這一原理與鈷酸鋰、錳酸鋰等相同。磷酸鐵鋰經(jīng)常被拿來與三元鋰電池做比較,二者經(jīng)常成為業(yè)內(nèi)爭議的焦點。
這兩種資料都會在一定溫度下發(fā)作分化,三元資料在200攝氏度左右即發(fā)作分化,而磷酸鐵鋰資料在800攝氏度左右分化,這意味著,三元資料更易成為火災事故“爪牙”,三元電池要完成和磷酸鐵鋰相同程度的安全水平,對技能和工藝的要求更高。
然而,磷酸鐵鋰的能量密度低于三元電池。磷酸鐵鋰電池單體能量密度約145Wh/kg,相比之下,三元電池能量密度較高,三元鋰電池單體能量密度約220Wh/kg。因而,鑒于磷酸鐵鋰的資料特性,業(yè)內(nèi)頻傳磷酸鐵鋰電池能量密度進步空間有限,未來或被其他電池系統(tǒng)替代。
在知識產(chǎn)權(quán)日益被重視的當下,磷酸鐵鋰于此不及三元,這對磷酸鐵鋰電池的發(fā)展有所掣肘。最早有關(guān)磷酸鐵鋰的專利申請在1993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)取得,并于同年8月19日公布申請成果。磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國德州大學所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請,這兩個基礎(chǔ)性專利很難繞過去。而業(yè)內(nèi)機構(gòu)2017年對車用鎳鈷錳三元鋰電池行業(yè)全球?qū)@慕y(tǒng)計顯示,無論是其他國家的專利布局仍是中國境內(nèi)的技能創(chuàng)新保護意識,錳鈷鎳三元鋰電池的技能研制都是當時的技能熱點,我國鎳鈷錳三元鋰電池專利申請量在世界上遙遙領(lǐng)先。因而,在專利方面,磷酸鐵鋰的優(yōu)勢不及三元電池。
在能量密度方面,磷酸鐵鋰的天花板略低,可發(fā)揮空間不大,但在用戶所關(guān)心的充電速度方面打開了一扇窗。快充作為新能源轎車發(fā)展有必要攻克的技能路徑,其關(guān)于緩解續(xù)航路程焦慮、減少充電時間等有著明顯的效果,因而,快充成為車企和電池企業(yè)的發(fā)力方向,也成為磷酸鐵鋰電池未來應用的一個亮點。
此外,在2016年12月底發(fā)布的新能源轎車補助調(diào)整方案中,“3C-5C、5C-15C、15C+”三個檔次的快充倍率,可分別取得0.8倍、1倍、1.4倍補助,在該方針鼓勵下,走磷酸鐵鋰技能路線的企業(yè)加大了在快充方面的研制力度,快充使磷酸鐵鋰電池取得了的新突破點。
快充技能的核心就是在不影響電芯壽數(shù)和安全性的前提下,經(jīng)過化學系統(tǒng)的設(shè)計,加速鋰離子在正負極移動的速度,很多快充技能都是圍繞這一點進行優(yōu)化。對磷酸鐵鋰電池快充的研制,寧德年代和沃特瑪具有代表性。
在安全防護措施方面,沃特瑪電池選用圓柱結(jié)構(gòu),并在慣例安全設(shè)備外設(shè)有通氣管設(shè)備和拉斷開啟設(shè)備。通氣管設(shè)備能保證內(nèi)部氣壓的平衡,可防止電芯內(nèi)局部氣壓過高導致電池爆炸的風險;而拉斷開啟設(shè)備在電池過充、過流、過熱的情況下,會產(chǎn)氣斷開電路,停止電池內(nèi)部的電化學反響,防止爆炸的發(fā)作。
磷酸鐵鋰電池近年來一直在電池系統(tǒng)中擔綱主角,盡辦理論能量密度上升空間有限,多傳終將被其他電池資料替代,但磷酸鐵鋰找到了新的突破點,在快充方面向其他電池資料系統(tǒng)發(fā)起了應戰(zhàn)??梢灶A見,未來,憑快充“一招鮮”,磷酸鐵鋰就可以走得更遠。
















