正極材料將是鋰電池技術(shù)突破的關(guān)鍵嗎?你對鋰電池正極材料了解多少?
近期,鋰電池新技術(shù)方面消息不斷,如比亞迪表示正在研發(fā)磷酸鐵錳鋰電池,其能量密度將較現(xiàn)有磷酸鐵鋰電池提升超過60%,達(dá)到三元材料水平,同時由于利用錳替代現(xiàn)有的鈷、鎳等高價金屬,成本將大幅下降;LG集團(tuán)旗下LG化學(xué)能源也正研發(fā)電動汽車電池,續(xù)航能力是目前市場上大部分電池的兩倍。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為,正極材料由于占制造成本比重超過40%且性能直接決定鋰電池整體性能,將是鋰電池技術(shù)突破的關(guān)鍵。
從行業(yè)發(fā)展路徑看,在錳酸鋰、三元材料逐步搶占傳統(tǒng)鈷酸鋰材料市場份額以及磷酸鐵錳鋰技術(shù)不斷成熟背景下,錳系產(chǎn)品在正極材料中的應(yīng)用比例提升趨勢明顯,結(jié)合我國電解錳產(chǎn)能全球占比超過90%,技術(shù)方向符合我國產(chǎn)業(yè)特點。
A股公司中,湘潭電化(002125)錳酸鋰專用電解二氧化錳的技術(shù)水平不斷提升,銷量呈逐年上升的趨勢;紅星發(fā)展(600367)中報顯示,高純硫酸錳受下游鋰電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展影響,產(chǎn)銷量大幅增長。
鉛酸蓄電池:你最常見的電池
鉛酸蓄電池是平日里最常見的電池,主要的優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜,但同時也存在著比能低、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁等問題。在國內(nèi),鉛酸蓄電池在國內(nèi)的低速電動汽車上的應(yīng)用很是普遍,除了上面提到的優(yōu)點外,這種電池的價格也比其他的電池價格低。鉛酸蓄電池有2V、4V、6V、8V、12V和24V等系列,容量從200mAh到3000mAh。那么現(xiàn)在算一下鉛酸蓄電池的放電時長,這里有個公式,可以用來粗略的計算一下:額定容量×放電容量倍率×〔1+溫度系數(shù)×(環(huán)境溫度-25)〕/放電電流=放電時長。鉛酸蓄電池雖然價格低廉,但是電池的續(xù)航能力比較低。所以,電動汽車上的完全由這種電池來提供能源并不是太合適。
磷酸鐵錳鋰電池:比亞迪的電池技術(shù)
近日,比亞迪董事長王傳福表示,比亞迪最新研究的磷酸鐵錳鋰電池突破了傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池的能量密度限制,達(dá)到了三元材料水平,而在成本控制上比普通的磷酸鐵鋰更加優(yōu)秀,而且已經(jīng)應(yīng)用在了比亞迪電動車上,續(xù)航能力得到了大幅度的提升。
在比亞迪秦這款電動汽車上便應(yīng)用了該種電池,這款電池就是在磷酸鐵鋰路線下的改進(jìn)型,叫磷酸鐵錳鋰,就是在材料里面添加錳元素。這種電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了三元材料的密度。在續(xù)航能力上比現(xiàn)在的磷酸鐵鋰電池更加的持久,由于目前沒有得到確切的價格消息,所以暫時不予比較。
磷酸鐵鋰電池:電動汽車電池的另一種選擇
磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池,主要用作動力電池,而且它的放電效率較高,倍率放電情況下充放電效率可達(dá)到90%以上,而鉛酸電池大約為80%。在電池中,磷酸鐵鋰電池的安全性也高于其他的電池,理論壽命可以達(dá)到7~8年,實際使用壽命大約為3~5年,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。
下面再來說說它的缺點,磷酸鐵鋰電池的價格高于其他類型的電池,而且,電池容量較小,續(xù)行里程短,而且報廢后基本上不能回收再利用,沒有可回收價值。綜上所述,磷酸鋰鐵電池在電動汽車上的應(yīng)用,會使整體的成本提升,而且電池不可回收利用,這樣會造成資源的浪費和消耗。
鈷酸鋰電池:TESLA的專屬電池
TESLA電動車的電池采用了松下提供的NCA系列(鎳鈷鋁體系)18650鈷酸鋰電池,單顆電池容量為3100毫安時。TESLA采用了電池組的戰(zhàn)略,85kWh的MODEL S的電池單元一共運用了8142個18650鋰電池,工程師首先將這些電池以磚、片逐一平均分配最終組成一整個電池包,電池包位于車身底板。
鈷酸鋰電池具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差而且成本非常高,主要用于中小型號電芯,標(biāo)稱電壓3.7V。TESLA把這樣的電池組合到一起,安全性就成了一個很需要關(guān)注的問題,TESLA的工程師在電池包內(nèi)的保險裝置分布到每一節(jié)18650鈷酸鋰電池,每一節(jié)18650鈷酸鋰電池兩端均設(shè)有保險絲,當(dāng)電池出現(xiàn)過熱或電流過大時,保險絲會切斷,以此避免因某個電池出現(xiàn)異常情況(過熱或電流過大)時影響到整個電池包。那么,就此來看,鈷酸鋰電池雖然本身存在著缺陷,但是在TESLA的工程師的包裝上安全性基本上可以忽略。顯然,這樣的解決方案還是很適合在純電動汽車上發(fā)展。
從上面的表格里可以更加直觀的比較幾種用在電動車上的電池。鈷酸鋰電池組相對于其他的電池來說續(xù)航里程、電池總?cè)萘恳蚕鄬τ谄渌碾姵匾撸绻捤徜囯姵氐陌踩栽偬岣咭稽c,那么其在電動汽車上的推廣便可以不僅在特斯拉上。電池技術(shù)目前仍在不斷地進(jìn)行著革新,目前三元鋰電池的時代在慢慢到來(磷酸鐵錳鋰電池便是三元鋰電池的一種),那么,電動汽車的發(fā)展,在未來還會不會受電池的禁錮呢?在小編看來,電池不會再成為電動汽車發(fā)展路途上的羈絆,最核心的問題正在慢慢的化解。












