三元鋰離子電池PK磷酸鐵鋰電池兩者誰更適合電動汽車?
為什么從這個(gè)角度討論,如果我的話,我會直接看兩家企業(yè)誰在汽車本身上更有前途——我認(rèn)為電池類型只是電動汽車發(fā)展中的一個(gè)小問題,而電動汽車的本質(zhì)依舊是汽車。
具體到電池本身,三元材料目前還沒有解決安全問題。特斯拉已經(jīng)出現(xiàn)多次著火爆炸事故,而這還是在電池單體為18650的情況下。如果采用大單體電池(題主舉例的60Ah的就是了),那么怎么解決安全問題呢?
而磷酸鐵鋰,基本上到瓶頸了,肯定沒前途了。比亞迪正在研究往里加料……呵呵,加了料其實(shí)也是另外一種三元了……不過,就像前面說的,換電池只是分分鐘的事情~除了比亞迪這種由電池發(fā)展到車的對電池路線很依賴,其他車型對電池依賴極低——需要什么電池,只要給電池廠家下單,規(guī)定了產(chǎn)品參數(shù),就ok了。三元鋰和磷酸鐵鋰都是動力電池的正極材料,對電池能量密度有著決定性作用,所以在電池命名規(guī)則上,多以正極材料來命名,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的由來皆是如此。
國內(nèi)的新能源汽車企業(yè),早期大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源。
磷酸鐵鋰電池則是采用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,用鐵元素來做電池原料,一來成本低廉,二安全性較高。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵非常穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時(shí)也不會發(fā)生結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或形成強(qiáng)氧化性物質(zhì),擁有良好的安全性。因此,國內(nèi)的新能源汽車企業(yè),早期大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源。
三元鋰電池到底是哪三元?
三元鋰電池的“三元”指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物,在三元鋰電池中做正極。三者缺一不可,在電池內(nèi)部發(fā)揮巨大的作用。
- 鎳:主要作用是提升電池的體積能量密度,是提升續(xù)航里程的主要突破口,但含量過多會導(dǎo)致鎳離子占據(jù)鋰離子位置(鎳氫混排),導(dǎo)致容量下降。
- 鈷:抑制陽離子的混排,用以提升穩(wěn)定性和延長電池的壽命,此外,也決定了電池的充放電速度和效率(倍率性能),但過高的鈷含量會導(dǎo)致實(shí)際容量降低。
- 鋁或錳:鈷是十分昂貴的稀有金屬成本高昂,錳或鋁的作用在于降低正極材料成本,同時(shí)提升電池的安全性和穩(wěn)定性。
三元鋰離子電池PK磷酸鐵鋰電池,誰更厲害?
如題主所問,兩者誰更適合電動汽車?先來看看以下幾個(gè)維度的對比:
高溫安全性比較:
- 三元鋰電池的三元材料會在200℃時(shí)發(fā)生分解
- 磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃,更不容易著火,安全性相對較高
低溫衰減性能比較:
- 三元鋰電池的低溫性能優(yōu)異,在-20℃條件下可保持正常電池容量的約70%~80%,磷酸鐵鋰電池在-20℃條件下只能保持正常電池容量的約50%~60%,顯然三元鋰電池更適應(yīng)北方低溫地區(qū)的使用條件
- 氣溫低于-10℃,磷酸鐵鋰電池衰減得非???,經(jīng)過不到100次充放電循環(huán),電池容量將下降到初始容量的20%,基本與寒冷地區(qū)的使用絕緣
制造成本比較:
- 三元鋰電池所必需的鈷元素在我國儲量較少,大部分靠海外進(jìn)口,所以三元鋰電池的成本必然居高不下
- 磷酸鐵鋰電池所需原材料無需進(jìn)口,供應(yīng)充足,價(jià)格穩(wěn)定,成本相對較低
能量密度比較:
- 三元鋰電池的能量密度較高,通過調(diào)節(jié)鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素比例,還有極大的提升空間
- 磷酸鐵鋰電池能量密度較低,基本已經(jīng)達(dá)到理論極致
能量密度、低溫性能,倍率性能等方面,三元鋰離子電池綜合性能優(yōu)于磷酸鐵鋰電池,但是在穩(wěn)定性以及成本上,磷酸鐵鋰電池占據(jù)優(yōu)勢。在目前的應(yīng)用市場上,新能源客車的電池主要為磷酸鐵鋰電池,而三元鋰離子電池因其優(yōu)勢成為乘用車商業(yè)化首選。
在國家補(bǔ)貼新政對能量和續(xù)航提出更高要求后,在小型乘用車領(lǐng)域,三元鋰電池已經(jīng)全面取代磷酸鐵鋰電池。
裝同等重量的電池,磷酸鐵鋰電池可以行駛350公里,但是三元鋰電池可以行駛500公里。此外,三元鋰離子電池還可以通過不同的摩爾比,讓電池呈現(xiàn)不同的特性,如333體系(鎳鈷錳比例1:1:1)、523體系(鎳鈷錳比例為5:2:3)、622體系(天際ME7用的就是萬向622體系軟包電芯)、811體系等。其中,第一個(gè)數(shù)據(jù)鎳的占比越高,續(xù)航越高,但是成本更高,安全性也較低;最后的數(shù)據(jù)錳(或鋁)的比例越高,續(xù)航偏低,成本更低。
在高密度、高續(xù)航的背后,必須承擔(dān)鎳化學(xué)性能活潑帶來的安全隱患。連特斯拉Model X這樣的技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品,也曾在國內(nèi)外多次發(fā)生電池組起火燃燒的事故。在動力電池的淘汰賽中,三元鋰電池的安全性提升是至關(guān)重要的命題,也是每一個(gè)新能源車企必須解決的核心問題。在天際ME7上,我們也用自己的方式實(shí)現(xiàn)關(guān)于電池安全的承諾。
電芯:萬向最新一代三元622體系軟包電芯
- 重量輕,容量大,安全性能好,電芯能量密度達(dá)258wh/kg
- 通過USABC針刺測試EUCAR2,實(shí)現(xiàn)不冒煙,不起火,不爆炸、不漏液
- 電芯符合國標(biāo)GB/T 34013-2017和VDA標(biāo)準(zhǔn)模組,尺寸規(guī)范化
模組:采用VDA標(biāo)準(zhǔn)模組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)
- 模組生產(chǎn)為全新設(shè)計(jì)的自動化產(chǎn)線,模組從上料、成組、焊接、下線檢測等均與設(shè)備自主完成,可有效的保證產(chǎn)品質(zhì)量及一致性
Pack:上海捷新的電池集成
- 具有主動熱管理系統(tǒng),低溫加熱充電、低溫行駛加熱、溫度均衡、高溫冷卻、系統(tǒng)保溫等功能,實(shí)現(xiàn)電池壽命和安全的最優(yōu)策略
- 電池系統(tǒng)具有電池狀態(tài)監(jiān)測,故障診斷處理、充放電保護(hù)、碰撞保護(hù)、絕緣保護(hù),手動斷電等多重安全保護(hù)
電池托架:陶瓷鋁合金高強(qiáng)度電池托架
- 強(qiáng)化劇烈碰撞情況下對動力電池組的防護(hù)能力,輕量化設(shè)計(jì)優(yōu)化整車質(zhì)量
除此之外,我們還在積極探索和布局未來電池技術(shù),比如更安全更高效的固態(tài)電池。天際汽車是同行業(yè)中率先布局固態(tài)電池技術(shù)的新能源整車企業(yè),目前已和臺灣輝能簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,按照目前的技術(shù)研發(fā)迭代進(jìn)度,2021年天際汽車將在乘用車上逐步小批量使用固態(tài)電池,整車?yán)m(xù)航和安全能力將會得到極大提升。相信,屆時(shí)關(guān)于動力電池的爭議,會涌現(xiàn)更多更好的答案。
磷酸鐵鋰電池的電壓平臺太長太平,使得soc估計(jì)變得異常困難,而soc估計(jì)是電池管理的基礎(chǔ),或者說是核心。。這會影響到電池組的一致性管理,進(jìn)而影響到具體的功能,例如續(xù)航里程估計(jì)、soh管理等。
這個(gè)問題很難解決,隨著電池管理技術(shù)的不斷前進(jìn),這種由電化學(xué)性質(zhì)決定的弱點(diǎn)可能會進(jìn)一步放大。這有可能會成為磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線上的一個(gè)大坑。
















