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電池知識(shí)

三元聚合物鋰電池有著更優(yōu)于磷酸鐵鋰電池的特質(zhì),為什么它的發(fā)展卻受到了阻礙呢?

來(lái)源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-05-18 21:56    點(diǎn)擊量:

酸鐵鋰電極材料是目前最安全的鋰離子電池正極材料,加上其循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上,標(biāo)準(zhǔn)充電(5小時(shí)率)使用,可達(dá)到2000次的循環(huán)性特點(diǎn),再加上由于產(chǎn)業(yè)成熟而帶來(lái)的價(jià)技術(shù)門(mén)檻和技術(shù)的下降,使得很多廠商出于各種因素考慮都會(huì)采用磷酸鐵鋰電池。可以說(shuō)新能源汽車(chē)的興起,和磷酸鐵鋰電池有著不可或分的關(guān)系。

不過(guò),磷酸鐵鋰電池有一個(gè)致命性的缺點(diǎn),那就是低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒(méi)有解決這一問(wèn)題。研究表明,一塊容量為3500mAh的電池,如果在-10℃的環(huán)境中工作,經(jīng)過(guò)不到100次的充放電循環(huán),電量將急劇衰減至500mAh,基本就報(bào)廢了。這對(duì)于我國(guó)幅員遼闊,冬天低氣溫的確較多的綜合國(guó)情來(lái)說(shuō),的確不是一件好事?! ?/p>

此外,材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差,這也是導(dǎo)致很多純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力并不能達(dá)到標(biāo)稱值的重要原因。因此,我們可以看到國(guó)內(nèi)有不少的新能源汽車(chē)(無(wú)論是純電動(dòng)還是混合電動(dòng)),或者是一些比較廉價(jià)的新能源汽車(chē),會(huì)出于不同的原因選擇磷酸鐵鋰電池??梢哉f(shuō),磷酸鐵鋰電池的使用,對(duì)于新能源汽車(chē)量產(chǎn)落地以及推廣,都有著不可磨滅的奠基作用。

對(duì)比之下,三元聚合物鋰電池的確有著更優(yōu)于磷酸鐵鋰電池的特質(zhì),然而為什么它的發(fā)展卻受到了阻礙呢?不安分的未來(lái)

?三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的鋰電池,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。三元鋰電池能量密度更大,但安全性經(jīng)常受到懷疑。

之所以會(huì)有這樣的原因是即便這兩種材料都會(huì)在到達(dá)一定溫度時(shí)發(fā)生分解,三元鋰材料會(huì)在更低的200度左右發(fā)生分解,而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學(xué)反映更加劇烈,會(huì)釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng)。說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn),就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過(guò)需要注意的是,我們提到的是材料,而不是已經(jīng)成為成品的電池?!?/p>

正因?yàn)槿嚥牧嫌羞@樣的安全隱患,所以廠商也在努力往抑制產(chǎn)生事故的方向走。根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性,廠商在過(guò)充保護(hù)(OVP)、過(guò)放保護(hù)(UVP)、過(guò)溫保護(hù)(OTP)、過(guò)流保護(hù)(OCP)這幾個(gè)環(huán)節(jié)上都會(huì)下不少的功夫。所以自燃事件更多是應(yīng)該考量廠商在這幾個(gè)環(huán)節(jié)的功能是否落實(shí)到位,而不是簡(jiǎn)單的因噎廢食。

那么這兩種電池現(xiàn)在的使用情況又是怎么樣的呢?讓我們來(lái)關(guān)注一組數(shù)據(jù)。去年11月,磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)大巴裝機(jī)量占到了64.9%,三元鋰電池裝機(jī)量只有27.6%。相反,在純電動(dòng)乘用車(chē)市場(chǎng),三元鋰電池在去年11月的裝機(jī)量超過(guò)76%。

 

可以看出,三元鋰電池自身能量密度更大的優(yōu)勢(shì),應(yīng)該是要作為未來(lái)汽車(chē)新能源存儲(chǔ)設(shè)備而生的。而現(xiàn)在發(fā)生相關(guān)的安全事件,在新能源汽車(chē)的普及仍然處于初級(jí)階段的時(shí)候,可以稱得上是一件好事。很多新能源汽車(chē)相關(guān)企業(yè)為了能夠完成搶占市場(chǎng)和獲得政策支持的雙重目標(biāo),放寬技術(shù)要求,大量生產(chǎn)經(jīng)不起長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使用的能源組件。汽車(chē)工作的環(huán)境是嚴(yán)苛的,長(zhǎng)時(shí)間使用這些零部件,發(fā)生安全事故的原因難免大大增高。

因此我們可以認(rèn)為在中國(guó)電動(dòng)車(chē)百人會(huì)上工業(yè)和信息化部裝備司司長(zhǎng)張相木發(fā)表要對(duì)三元鋰電池客車(chē)的安全性能進(jìn)行評(píng)估,是國(guó)家有關(guān)部門(mén)有意從政策層面上進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的界定,以促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生。無(wú)論是對(duì)于消費(fèi)者還是廠商,在未來(lái)都有著相當(dāng)積極的意義。因此沒(méi)有必要因?yàn)樵诰W(wǎng)上片面地看到三元鋰電池的安全事故消息就裹足不前,材料都是會(huì)有危險(xiǎn)的,關(guān)鍵在于如何牢牢地控制。

電動(dòng)汽車(chē)要普及并戰(zhàn)勝燃油車(chē),電池的儲(chǔ)能密度十分重要。電池的儲(chǔ)能密度不高,車(chē)輛的續(xù)航里程就難以做高。由于磷酸鐵鋰和三元的儲(chǔ)能密度的差異,磷酸鐵鋰的車(chē)一般在200Km續(xù)航,三元的特斯拉可以在400到500Km。即使大家都公認(rèn)每天出行極少超過(guò)60Km,可是當(dāng)選擇一臺(tái)續(xù)航只有160Km的車(chē)時(shí),絕大多數(shù)是選擇放棄的,看一下現(xiàn)在的電動(dòng)車(chē)和燃油車(chē)的銷(xiāo)量數(shù)據(jù)就是證據(jù),而且其中還有很大的政策因素。
磷酸鐵鋰的儲(chǔ)能密度對(duì)電動(dòng)車(chē)而言,還是不夠,導(dǎo)致車(chē)輛的性能上不去,里程也上不去。BYD和tesla的兩家就是最明顯的事實(shí)證據(jù),他們之間的最大區(qū)別除了經(jīng)營(yíng)的策略之外,由電池儲(chǔ)能密度所導(dǎo)致的技術(shù)差異是巨大的。想象一下,讓tesla把一個(gè)重量增加300Kg,厚度增加一倍多的電池塞到Model S 的底盤(pán)上,ModelS 還能夠有現(xiàn)在這么瀟灑?
三元和磷酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)比較,當(dāng)BYD的“宋”用了三元悄悄的推出時(shí),已經(jīng)有了答案。
 

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