三元鋰和磷酸鐵鋰兩大主流技術(shù)方向,他們都有哪些優(yōu)劣勢呢?
提到電動汽車心臟,莫過于動力電池,三元鋰和磷酸鐵鋰則是兩大主流技術(shù)方向,那么他們都有哪些優(yōu)劣勢,這篇文章帶著大家全面解讀;
1、電動汽車心臟?
據(jù)公開資料顯示,動力電池分為化學電池、物理電池和生物電池三種,電動汽車采用則是化學電池,它是車輛驅(qū)動能量來源,堪稱電動汽車心臟,從結(jié)構(gòu)上可分為蓄電池和燃料電池,其中蓄電池泛指可重復充電電池,大致有鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池和鉛酸蓄電池等,鋰離子電池因為能量密度高和循環(huán)壽命壽命長,成為電動汽車乃至大多數(shù)電子產(chǎn)品的常用電池(本文屬于原創(chuàng),三毛看車首發(fā),轉(zhuǎn)載請注明);
2、動力電池性能如何評價?
眾所周知,鋰離子電池由正極材料、負極材料、隔膜和電解液四個部分組成,其中正極材料成本達到30%,也是當前提升電池性能關(guān)鍵,根據(jù)使用材料不同分為鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳和鎳鈷鋁六種,其中后兩者就是大名鼎鼎的三元鋰電池,又稱三元聚合物電池;
業(yè)內(nèi)人士指出,動力電池性能指標主要有儲能密度、循環(huán)壽命、充電速度、抗高低溫和安全性五個維度,其中儲能密度和安全性是兩大剛需,鈦酸鋰電池和錳酸鋰電池因為儲能密度太低而被拋棄,鈷酸鋰則因安全性太差而束之高閣,僅僅剩下磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池躋身主流市場,分別應(yīng)用于客車市場和乘用車市場;
3、三元鋰電池VS磷酸鐵鋰電池?
事實上,三元鋰和磷酸鐵鋰兩種電池并沒有絕對好壞,而是各有千秋,其中三元鋰電池優(yōu)勢在于儲能密度和抗低溫兩個方面,首先在儲能密度上,三元鋰電池因為電壓高,其能量密度基本能達到240WH/kg,幾乎是磷酸鐵鋰電池140WH/kg的1.7倍(本文屬于原創(chuàng),三毛看車首發(fā),轉(zhuǎn)載請注明);
同時,就NCA(鎳鈷鋁)和NCM(鎳鈷錳)兩種電池比較而言,NCA性能更為優(yōu)異,但因為熱失控溫度較低,對制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓車企手中,因而國內(nèi)主要研發(fā)NCM電池,當前按照三元材料比例不同,分為111、523、622和811四種,其中881高鎳電池成為重點突破方向,因為它是提升電芯能量密度關(guān)鍵;
其次則是抗低溫上,三元鋰電池低溫使用下限值為零下30度,相比磷酸鐵鋰電池低溫下限值零下20度更有優(yōu)勢,同時在相同低溫條件下,三元鋰電池冬季衰減不到15%,明顯高于磷酸鐵鋰電池衰減高達30%以上,更加適合北方市場,這就是為什么比亞迪暢銷南方,卻很難在北方打開市場關(guān)鍵所在(本文屬于原創(chuàng),三毛看車首發(fā),轉(zhuǎn)載請注明);
不過,磷酸鐵鋰同樣在三個方面占盡優(yōu)勢,其一是安全性高,因為磷酸鐵鋰電池熱失控溫度普遍在500度以上,三元鋰電池則低于300度,一些高鎳電池熱失控溫度甚至低于200度,相比之下磷酸鐵鋰電池在汽車高速行駛及快速充電過程中自燃風險較低;
其二是循環(huán)壽命更長,因為磷酸鐵鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后才會開始衰減,也就是說其使用壽命可長達十年左右,但三元鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)則僅為2000次,意味著其使用壽命僅為6年,可見兩者之間差距;
其三則是制造成本更低,因為磷酸鐵鋰電池沒有貴重金屬,因而生產(chǎn)成本較低,反觀三元鋰電池則因為采用鈷金屬,其70%儲量在非洲剛果金,這讓其進口價格一路飆漲,當前報價已經(jīng)達到20萬元/噸,相比之下一頓電解鎳的價格僅為11萬元/噸,這就是倒逼電池企業(yè)走811技術(shù)路線的另外關(guān)鍵原因;
在目前市場上,大多數(shù)新能源汽車主要使用的是三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池,錳酸鋰電池。那么相比之下,磷酸鐵鋰電池有什么優(yōu)勢能夠支持它逆襲呢?
三元鋰電池
三元鋰電池的優(yōu)勢是能量密度高,循環(huán)性能好,續(xù)航里程大,比較適合未來新能源汽車電池的發(fā)展趨勢,而且適合北方天氣,低溫環(huán)境下電池更加穩(wěn)定。不過它最大的劣勢就是三元鋰材料不穩(wěn)定,容易在200度左右發(fā)生分解,并且在高溫環(huán)境下電解液會迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng),這也是為什么現(xiàn)在有些新能源汽車發(fā)生碰撞后容易自然的原因。
但是對于很多消費者來說,現(xiàn)在新能源汽車的續(xù)航里程仍然是它們所擔心的一個問題,所以不管有沒有補貼,消費者都是希望電動汽車的續(xù)航里程能夠更長,反之,汽車廠商不管有沒有補貼肯定也希望自己的電動汽車續(xù)航里程能夠越大越好,畢竟這樣消費者才會買單,所以這時候三元鋰電池的優(yōu)勢就很重要了,這也是為什么很多廠商愿意選擇三元鋰電池的原因。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢就是安全穩(wěn)定性。它是目前最安全的鋰離子電池正極材料,而且循環(huán)使用壽命可達2000次以上,比三元鋰電池壽命更長。但是它的劣勢就是能量密度低,而且耐低溫性能較差,在低溫環(huán)境下工作不僅壽命低,放電效率也低。此外體積大,較重,會占用車內(nèi)大量空間。所以這種安全性較高但是能量密度較低的電池一般應(yīng)用于公共交通方面。不過對于家用車來說現(xiàn)在一般較少采用。
錳酸鋰電池
錳酸鋰電池是前兩年比較主流的動力電池,但是隨著對續(xù)航里程的追求,現(xiàn)在也漸漸被三元鋰電池所超越。錳酸鋰電池在這三種電池中價格最便宜,工作電壓高,倍率性能好,低溫工作性能好,缺點是能量密度較低,使用壽命一般,尤其是高溫循環(huán)性能差,而安全穩(wěn)定性則是三者中的中等水平。
就目前新能源市場上主要使用的三種電池比較來看,就憑續(xù)航里程這一點,三元鋰電池就牢牢占據(jù)榜首。而且就算是在現(xiàn)階段補貼下降的情況下,三元鋰電池在能量密度上也占據(jù)很大優(yōu)勢。不過從安全性上來看,磷酸鐵鋰電池在今后還是有很大發(fā)展空間的,不過前提還是在解決了里程問題之后,畢竟目前消費者對于電動汽車的續(xù)航里程追求更大,所以磷酸鐵鋰電池想借補貼退坡逆襲可能性較小。
磷酸鐵鐵鋰電池質(zhì)量比較好的情況下,1衰減量可以控制在5%以內(nèi),第二年可以在15%以內(nèi)。當然,具體也和使用負荷,使用頻率有關(guān)系,這里只是一個大概的表述。綜合多種因素,磷酸鐵鐵鋰電池的使用特性大致可以表述為:尺寸相對較大,低溫性能不好,可以在壽命期內(nèi)保持相對平緩的衰減速率,一般用8年左右是可以的;但如果在南方使用。磷酸鐵鋰電池的壽命還要比8年更長一些。
磷酸鐵鋰動電池,循環(huán)壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。
磷酸鐵鋰電池的壽命比鉛酸電池長4-5倍,以現(xiàn)在技術(shù)含量比較高的鉛酸電池來說,壽命達到5年沒有問題。而鋰電池由于負極材料石墨存在結(jié)構(gòu)坍塌的問題,即使擱置五年不使用也會報廢。
















