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電池知識

鈦酸鋰電池當(dāng)前的突出問題是什么?該如何解決?

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-05-19 20:35    點(diǎn)擊量:

1)鈦酸鋰電池的突出問題仍是電壓太低,與三元材料配時(shí)也最多只能到2.3V(4.2-1.5),結(jié)果就是目前成熟量產(chǎn)的電池能量密度很低,不如典型的以碳系材料為負(fù)極的磷酸鐵鋰和三元電池(3~4V)。銀隆目前使用的鈦酸鋰電池的能量密度是70-80 Wh/Kg,系統(tǒng)能量接近60Wh/Kg。 其第四代新型鈦酸鋰電池有望在能量上接近磷酸鐵鋰電池,目前可能處在實(shí)驗(yàn)室階段,后續(xù)可能放大。

鈦酸鋰電池本征的低電壓導(dǎo)致的低電池能量密度,使得鈦酸鋰電池在汽車上裝載量不可能太多,因此如果要更多考慮功率-能量(快充-續(xù)航)兩因素平衡時(shí),鈦酸鋰電池會很麻煩,此時(shí)磷酸鐵鋰和三元配石墨的技術(shù)則要好的多。如果完全不考慮里程,只裝很少的電池隨跑隨停隨充,鈦酸鋰倒是可以。


2)三元的產(chǎn)氣和鈦酸鋰的脹氣問題都很突出,通過電解液的調(diào)整,可以基本控制鈦酸鋰固有的脹氣問題。此外能量密度及生產(chǎn)成本上較劣勢。采用三元材料后,銀隆的電芯最新能量密度提升到80Wh/kg,大約是三元-石墨電芯的一半。從電池類型來看,銀隆有圓柱型電池和軟包電池兩類:圓柱型用鈦酸鋰,軟包電池采用磷酸鐵鋰+石墨。圓柱電池的能量密度不高,電芯即使密堆積,組成電池組后浪費(fèi)空間更多,因此能量密度與續(xù)航可能是一大核心問題。而如果要把鈦酸鋰用于制備能量密度更高的軟包電池,其對脹氣又很敏感,電池不能做大。也就是說,材料體系可能在一定程度上限制了其電池技術(shù)路線的發(fā)展。


 

3)成本,老生常談的成本:

鈦酸鋰電池的成本明顯高于其它體系電池,主要來自于以下幾個(gè)因素:A)本身較低的能量密
度;B)鈦的高成本;C)鈦酸鋰工藝等性能上需要解決的問題,目前三元-鈦酸鋰電池的成本大約是三元-石墨電芯的兩倍,在對于成本十分敏感的電池領(lǐng)域,這是一個(gè)必須要認(rèn)真考慮的因素。成本高昂實(shí)際上也限制了鈦酸鋰電池裝車時(shí)的用量,以及續(xù)航,這都是該技術(shù)路線的客觀短板。

但產(chǎn)品實(shí)際比容量最高值為140 mAh/g,再算上負(fù)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?yàn)榱姿徼F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(shí)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(dá)到170wh/kg,那么錳酸鋰電池能量密度最高能可達(dá)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(dá)300-350wh/kg,并且有更好的高溫性能。


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