學(xué)習(xí)兩種類型的動力電池：磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池！
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-23 20:00
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目前我們知道很多新能源汽車主要高壓零部件就是動力電池了，最近幾個月比亞迪的新能源銷量在國內(nèi)排在前面，我們今天來學(xué)習(xí)兩種類型的動力電池。
1、 動力電池背景
簡介：動力電池，是電動車的動力能源輸出、儲存部分。目前國內(nèi)電動車動力電池主要以磷酸鐵鋰和三元鋰為主。
受新政影響，2018年新能源汽車補貼將加速退坡，對新能源汽車?yán)m(xù)航里程150公里以下的產(chǎn)品補貼或?qū)榱悖蚋吣芰棵芏妊a貼傾斜。這表明新的補貼政策對電池能量密度的政策支持有了明顯變化，在此影響下，磷酸鐵鋰電池的技術(shù)路線會衰退，三元材料電池技術(shù)將會備受青睞。
2、 材料類型
2.1磷酸鐵鋰電池（LiFePO4，簡稱LFP）：正極材料使用LiFePO4，負(fù)極材料使用人造石墨與硬碳制成的鋰電池；
結(jié)構(gòu)特征：LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。
工作原理：LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。
2.2三元電池（Li（NiCoMn）O2）：學(xué)名三元聚合物鋰（鎳鈷錳酸鋰）電池，多數(shù)使用鎳鈷錳混合作為正極材料，也有用鎳鈷鋁作為正極材料的（如Tesla所用松下電池），負(fù)極材料使用人造石墨與硬碳制成的鋰電池。
工作原理：鎳鈷錳三元材料通?？梢员硎緸椋篖iNixCoyMnzO2 ，其中x+y+z=1。依據(jù)3 種元素的摩爾比（x∶y∶z 比值）的不同，分別將其稱為不同的體系，如組成中鎳鈷錳摩爾比（x∶y∶z）為1∶1∶1 的三元材料，簡稱為5∶2∶3 的體系，稱之為523 體系等。鎳鈷錳三元材料中，3 種元素的的主要價態(tài)分別是+2 價、+3 價和+4 價，Ni 為主要活性元素；
三元材料過渡金屬配比不同，其電化學(xué)特性也不同。一般地，Co含量上升有利于穩(wěn)定化合物層狀結(jié)構(gòu)，改善循環(huán)性能；Ni含量提高可以獲得較高容量，但會造成循環(huán)性能惡化；而Mn的加入可以降低成本，并提高母體穩(wěn)定性，但過多的Mn會導(dǎo)致尖晶石相的產(chǎn)生而破壞層狀結(jié)構(gòu)。故過渡元素之間配比對材料電化學(xué)性能有較大影響。但不論材料元素組成如何變化，三元電池的充放電原理是一致的；
鎳鈷錳三元材料中，3 種元素的的主要價態(tài)分別是+2 價、+3 價和+4 價，Ni 為主要活性元素；充放電電荷原理如下：
正極反應(yīng)： LiMO2—→ Li1-xMO2 + xLi+ + xe-
負(fù)極反應(yīng)： n C + x Li+ + x e- —→ LixCn
電池總反應(yīng)： Li MO2 + n C —→ Li1-xMO2 + LixCn
3、 三元電池特性
3.1低溫放電性能更好：可以在零下25攝氏度時，對比磷酸鐵鋰電池放電優(yōu)勢更大
3.2能量密度更高：能量密度較高的三元鋰電池在解決車重量問題的同時也為家庭用車節(jié)省出了空間。
3.3充電效率更高：除了續(xù)航里程之外，充電效率也是電動汽車在實際使用中的重要環(huán)節(jié)，而三元鋰電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰電池也有非常大的優(yōu)勢。
鋰電池失效
1、電池本身發(fā)生化學(xué)變化，其中主要是電池內(nèi)在分子原子等發(fā)生內(nèi)在的變化，所以在鋰電池的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要較高的工藝和科技水平。此外在運輸和使用環(huán)節(jié)中腐蝕、高溫燃燒、等多種情況也會促使鋰電池發(fā)生化學(xué)變化，最終導(dǎo)致鋰電池失效
2、電池外部物理原因?qū)е落囯姵厥?，主要包括撞擊、針刺、人為破壞等外部因素，通過物理方式導(dǎo)致鋰電池失效。
鋰電池推廣為何進(jìn)度緩慢？
最大的問題還是“安全”！
1、短路會導(dǎo)致爆炸，密閉的內(nèi)部短路，可以短時間讓電池產(chǎn)生高溫并讓內(nèi)部的液體以及少量的蒸汽膨脹新城大量氣體，來不及從泄氣閥中排除從而短時間形成高溫高壓，從而爆炸就發(fā)生了。
2、某些劣質(zhì)小廠生產(chǎn)的鋰電池，也會導(dǎo)致爆炸。劣質(zhì)鋰電池生產(chǎn)廠商在涂布，卷繞過程中生產(chǎn)潔凈度和干燥度不夠，讓太多水分和雜質(zhì)進(jìn)入電池，從而導(dǎo)致爆炸。
3、電解液不合格也會導(dǎo)致爆炸。鋰電池使用的電解液不合格在一定條件下分解水分而導(dǎo)致爆炸。
4、粘結(jié)劑不合格，也會導(dǎo)致鋰電池爆炸。粘結(jié)劑不合格，產(chǎn)生掉粉，形成毛刺造成隔膜穿刺，內(nèi)部短路，最后導(dǎo)致鋰電池爆炸。
5、過充產(chǎn)生的熱失控，鋰電池一旦過充，電壓會快速上升，最后導(dǎo)致爆炸。
現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)鋰離子動力電池的極片時，大多采用激光切割和刀模剪切的方式進(jìn)行極片的切割，生產(chǎn)的極片質(zhì)量差，為了提高極片質(zhì)量，提出了采用凹凸模沖制極片的方案，然而現(xiàn)有技術(shù)的沖制設(shè)備在沖制完成后大多需要拾取產(chǎn)品再轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)效率慢，采用大型機械臂的話又會增加設(shè)備占地空間和設(shè)備投入成本，需要提出一種簡單、高效且成本低廉的鋰電自動化設(shè)備能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。
一種鋰電池自動化設(shè)備，鋰電自動化生產(chǎn)線可實現(xiàn)在超級凈化手套箱內(nèi)進(jìn)行全自動掃碼-注液-稱量-補液-封口操作，實現(xiàn)高效完全無人自動化生產(chǎn)，大大節(jié)省人力成本，極大提高產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量及成品率，為客戶實現(xiàn)利益最大化。
一體化生產(chǎn)線,由烘箱，冷卻手套箱，注液手套箱，緩存手套箱，擠壓（靜置）真空方艙，封口手套箱及出料真空方艙組成。整套生產(chǎn)線包含冷卻手套箱，冷卻速度快，成本低，保證電芯從烘烤到注液，封口的工藝全部在可控的無水無氧環(huán)境下操作，為電池的品質(zhì)提供最堅實地防護。米開羅那鋰電自動化生產(chǎn)線能有效提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量好。
鋰電池優(yōu)勢
與鉛酸電池相比較，鋰電池能量密度高、壽命長、體積小、重量輕等優(yōu)點，具有一定的市場。
電池安全延伸閱讀
電動車電池爆炸、充電著火等事件頻頻發(fā)生，這對電動車的質(zhì)量提出了更高要求。
特別是電池與充電器為代表的配件，在追求新技術(shù)、新材料的同時，必須嚴(yán)把質(zhì)量管，不能一邊提高價格一邊降低產(chǎn)品品質(zhì)，忽視消費者的生命安全。
對于消費者而言，一定要從正規(guī)渠道購買電動車，切忌貪一時便宜，購買低價低質(zhì)拼裝的電動車，同時一定要注意充電安全。
