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電池知識

新能源汽車的動力電池大多用的是三元電池它有哪些優(yōu)點?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-05-17 22:07    點擊量:

三元里是目前研發(fā)的三元鋰電池全稱是“三元材料電池”,一般是指采用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2,NCM)或鎳鈷鋁酸鋰(NCA)三元正極材料的鋰電池,把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進行不同的調(diào)整,所以稱之為“三元”,包含了許多不同比例類型的電池。從形狀上來區(qū)分,可分為軟包電池、圓柱電池和方形硬殼電池。其標稱電壓可達到3.6-3.8V,能量密度比較高,電壓平臺高,振實密度高,續(xù)航里程長,輸出功率較大,高溫穩(wěn)定性差,但低溫性能優(yōu)異,造價也比較高。

現(xiàn)在是新能源時代,三元鋰電池肯定也是大趨勢,如果題主擔心安全問題,可以購買電池測試儀來檢測的鴨,如果有需要,可以隨時找我一起交流哦~

要談為什么三元不是更適合適合梯次利用而是回收資源,要從動力電池和儲能電池的區(qū)別談起。注意這里說的是適合與否,而不是絕對的能不能。你要非要拿三元梯次利用做儲能電池,也未必就不可以,只是以我之見,更適合直接回收材料。

動力電池,主要適用于便攜式儲能,需要較高的能量密度和功率密度,很高的安全性,很高的循環(huán)壽命。因為車用電池自重在整車重量和空間上已經(jīng)占用了較多部分,而且車用電池需要頻繁地最大限度充電和放電,并且涉及到較為復雜多變的工作狀況和人員安全保障?,F(xiàn)階段動力電池對價格進一步下降的要求,相比于安全憂慮,里程焦慮和使用壽命等其他問題,還暫時沒有那么迫切。

儲能電池,主要應用于電站的削峰填谷,或者一些固定設備儲能,例如太陽能路燈,家用不間斷電源等。相比之下,儲能電池對能量密度的要求沒有那么高,更為重要的是成本和倍率性能,對應著電流劇烈變化時的充放電性能(注意和功率密度不一樣)。

另外,動力電池之所以報廢,或者說之所以會容量持續(xù)衰減以至于最后必須棄用,是出于什么原因呢?
從電化學角度來看,電池關鍵材料電極和電解液組成的混合體系,在電池中是熱力學不穩(wěn)定的,依賴鈍化膜的生成帶來的動力學穩(wěn)定性去維持循環(huán)壽命。但隨著不斷充放電,材料會不可避免地膨脹收縮,電極表面的鈍化膜的不斷生長和失去,帶來電解液和活性物質(zhì)的消耗。同時動力電池因為質(zhì)量缺陷帶來不可避免的過充,生成鋰樹枝晶,也會消耗電解液并帶來安全性問題。另一方面,電極的氧化還原反應本身存在不可逆性,即便是在實驗室做小電池,電解液遠遠過量,循環(huán)很多次(差的材料500周,好的材料也難以超過一萬,車用電池例如出租車目前必須一天一充放,電池用十年,就是3650周,要求容量還能保持80%,現(xiàn)階段只有部分型號的磷酸鐵鋰電池可以達到)之后,活性材料儲存的的容量也會不斷衰減,最終同樣會失去大量容量。但在商用電池的電解液較少,主要的還是電解液消耗帶來的性能下降。

現(xiàn)在我們回過頭來,對比一下兩種材料的各方面指標

價格,三元更高
每周容量衰減,磷酸鐵鋰更好
放電電壓平臺,三元更高(3.7vs3.3)
倍率性能,三元更好
質(zhì)量比容量,兩者差不多(ncm111三元為160,523則為180,磷酸鐵鋰170,均按照平臺附近容量來計算)
壓實密度,三元更好(更高的壓實密度能使得同樣體積的電池里能裝下更多質(zhì)量的活性物質(zhì))
導電性,三元更好(導電性差是倍率差的根本原因,也意味著需要加更多無法儲存能量,只提供導電作用的的炭黑)
安全性,磷酸鐵鋰更好
電解液消耗,磷酸鐵鋰更好
(以上兩條還是因為三元電壓較高,稍微過充就開始氧化電解液)
等等

總的來說,三元更貴,壽命范圍內(nèi)電性能更加,能帶來更好的能量密度和功率密度,但成本更高,實用壽命較低,容量衰減較快,安全性較差

對于題目所說的問題,最主要的就是,三元具有較快的容量衰減和較高的價格。至于安全性倒未必那么重要,儲能電站相比于動力電池是可以建設更加完備的安全系統(tǒng)的,材料的自身高活性帶來的單體不安全性可以得到相對更好的控制。

上述結(jié)果這就意味著,三元動力電池報廢時,三元自身的容量已經(jīng)下降很多了,尤其是已經(jīng)消耗了太多的電解液,不再具有很高的使用價值。然而三元的自身價格較高,這是因為三元使用的鈷,鎳原料價格較高且還在持續(xù)上漲,且未來三元仍然是研究重點,因此具有較高的回收價值。

因此,三元適合回收正極材料。當然不是說三元就不可以回收做儲能,只是性能不再有明顯優(yōu)勢,而且可以預見的是安全性也更差,因為隨著材料不斷循環(huán),比表面積變大,活性位點也隨之增加了。當然了,你非要再梯次利用之后回收,也未必一定不行,畢竟大規(guī)模儲能要求的電化學性能不像便攜式儲能那么苛刻,主要得追求價格。另一方面,材料在電池里的消耗,不會影響金屬的總量,梯次利用之后再回收材料也是可行的。兩個途徑究竟哪個更合適,其實還需要更多工作去進行論證。


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