錳酸鋰電池理論最高能量密度會達到多少wh/kg??
錳酸鋰電池材料,主要為尖晶石錳酸鋰LiMn2O4,理論比容量為148mAh/g,放電平臺4.15V,材料能量密度是 (148 x 4.15) =614.2Wh/kg 。
但這只是正極材料的能量密度,還要算上負極,隔膜,電解液呢,電池外殼的質(zhì)量,整體電池能量密度要遠低于正極材料的能量密度。
而且,實際商業(yè)化的錳酸鋰正極材料容量僅為123mAh/g,要低于148mAh/kg的理論比容量。
經(jīng)過計算:錳酸鋰電池能量密最多210wh/kg。
(信息來源:動力電池正極材料之爭 誰將笑到最后?--電池中國)
目前市場上錳酸鋰電池能量密度最高的為170wh/kg來自微宏動力,以及星恒超級錳酸鋰165wh/kg。
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在對比市場上另一款主流電池磷酸鐵鋰,理論比容量170mAh/g,放電平臺3.4V,材料能量密度是578Wh/kg;
但產(chǎn)品實際比容量最高值為140 mAh/g,再算上負極,隔膜,電解液呢,電池外殼的質(zhì)量,磷酸鐵鋰電池能量密度理論最高值為170wh/kg,主要是因為磷酸鐵鋰體積密度較低。
目前市場上最好磷酸鐵鋰電池來自比亞迪150wh/kg。
錳酸鋰vs磷酸鐵鋰
雖然,商業(yè)化的錳酸鋰正極材料的容量比磷酸鐵鋰低約20%,但其電壓比磷酸鐵鋰高15%,而且磷酸鐵鋰堆積密度較低,錳酸鋰的壓實密度高約40%,所以錳酸鋰的體積比能量高于磷酸鐵鋰25-30%。
如果磷酸鐵鋰電池能量密度最高能達到170wh/kg,那么錳酸鋰電池能量密度最高能可達210wh/kg。
另外,錳酸鋰電池系列,出現(xiàn)一款新產(chǎn)品,鎳錳酸鋰電池能量密度高達300-350wh/kg,并且有更好的高溫性能。要了解更多信息鏈接——鎳錳酸鋰 - 搜狗百科
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三元鋰電池(鎳鈷錳酸鋰 NCM)
鎳鈷錳三原材料,理論容量達到280 mAh/g,產(chǎn)品實際容量超過150 mAh/g,電壓平臺4.3V,材料能量密度是1204Wh/kg。
目前,特斯拉(松下)生產(chǎn)的21700型電池能量密度以達到300wh/kg,未來可生產(chǎn)出500wh/kg的電池產(chǎn)品。
雖然,三元鋰電池能量密度最高,但其正極材料需要鈷元素,而中國鈷儲量非常少僅8萬噸, 2016年我國鈷消費量就高達4.6萬噸,鈷進口94%來源于剛果金,一旦該國出現(xiàn)社會動蕩,導致生產(chǎn)停滯,中國鈷元素將面臨嚴重短缺。
盡管,中資企業(yè)在剛果收購大量鈷礦,以確保鈷元素的穩(wěn)定供應,但剛果是一個獨裁政府管理著一個貧窮落后的國家,政局不是很穩(wěn)定。在受到外部勢力干預,很有可能發(fā)生蘇丹,利比亞,敘利亞那樣的長期動亂,中資企業(yè)將無法在剛果繼續(xù)采礦生產(chǎn)。
當剛果占全球50%的鈷產(chǎn)量突然消失,每年鈷元素缺口將高達5萬噸,會漲到天價。中國失去從剛果94%的進口鈷元素,將來每年上千萬輛電動車無法投產(chǎn),所造成的影響相當于新能源汽車的“石油危機”。
因此,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè),不能過渡依賴消耗鈷元素的三元鋰電池。盡管三元鋰電池是現(xiàn)有能量密度高,綜合性能最好電池產(chǎn)品,但不能作為年產(chǎn)量上千萬輛的車載電池,適合少數(shù)長續(xù)航的高端電動車。1 鋰電池的種類
鋰電池的分類方法比較多,可以按照正極材料類型劃分,負極材料類型劃分,電解液類型劃分等等,我們常說的三元材料還是磷酸鐵鋰或者錳酸鋰,就是按照正極材料劃分的結(jié)果。在鋰電池當前發(fā)展階段上,鋰電池性能上的差異主要表現(xiàn)在正極材料的差異上,因此人們習慣于用正極材料的名稱給一個技術路線命名。
今后兩年,高鎳三元將成為量產(chǎn)可能性最高的一種技術路線,而含鎳量的不同,又成了技術路線的名字,622、811,這是鎳鈷錳在三元正極材料中的占比關系。這仍然是一種針對正極材料差異的提法。
歐陽明高院士最近給出的技術路線預測中,高鎳以后,能量密度達到400Wh/kg的希望,很大程度上寄托在全固態(tài)電池的身上。固態(tài)電池,相對于傳統(tǒng)鋰電池的液態(tài)電解液而言的,電解質(zhì)為導電率很高的純固態(tài)物質(zhì),這是一種針對電解液形態(tài)的命名方式。
與固態(tài)電池平行的另外兩種技術路線應該可以叫做液態(tài)電解液鋰電池和半固態(tài)電解液鋰電池。液態(tài)電解液鋰電池,傳統(tǒng)稱呼中三元、磷酸鐵鋰、錳酸鋰都屬于液態(tài)電解液鋰電池范圍。半固態(tài)電解液,電解質(zhì)是介于固態(tài)和液態(tài)之間的狀態(tài),現(xiàn)在常見的材料是聚合物電解質(zhì),在常溫下為凝膠態(tài)。
錳酸鋰電池最適合中國:
錳酸鋰電池才是中國量產(chǎn)千萬級電動車最好的選擇。首先,原材料便宜,在國內(nèi)都有一定資源儲量,不至于完全依賴進口。
以目前錳酸鋰電池能量密度170wh/kg,電池系能量統(tǒng)密度可達120wh/kg,40千瓦時電池組重量在330公斤,整車重量在1.5噸,續(xù)航250公里,基本能滿足市區(qū)內(nèi)日常駕駛,是最適合生產(chǎn)廉價電動車并大規(guī)模普及。
















