三元鋰電池vs磷酸鐵鋰電池!三元鋰電池正在主導(dǎo)未來的動(dòng)力電池市場
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-16 11:22
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在當(dāng)今動(dòng)力電池商場，首要以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為主。二者首要的特性是能量密度與安全性的差異，能量密度關(guān)系到動(dòng)力電池的續(xù)航才能，安全性也是動(dòng)力鋰電池最重要的目標(biāo)之一。
那么我們就從能量密度與安全生、溫度習(xí)慣性、充放電功率四個(gè)方面分別介紹一下這兩種鋰電池間的差異與聯(lián)系：
能量密度
磷酸鐵鋰電池的能量密度較三元鋰電池相差許多，目前新能源轎車的補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)以電池包系統(tǒng)的能量密度為重要目標(biāo)，政策規(guī)定 當(dāng)電池系統(tǒng)能量密度超越120Wh/kg，就能夠享受1.1倍的補(bǔ)助，介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補(bǔ)助。
磷酸鐵鋰電池單體能量密度通常在90-120Wh/kg之間，而三元鋰電池單體能量密度能夠抵達(dá)200Wh/kg左右，可見三元鋰電池的能量密度優(yōu)勢較為明確，這也是近年內(nèi)國內(nèi)大量上線三元鋰電池產(chǎn)線的原因地址，再加了日韓在三元鋰電池技術(shù)方向上的堅(jiān)持，為商場注入強(qiáng)有力的決心。
安全性
我們知道，就資料系統(tǒng)而言，三元鋰電池正極資料的分化溫度在200℃左右，磷酸鐵鋰電池正極資料的分化溫度在700℃左右。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)環(huán)境下短路磷酸鐵鋰電池單體，根本不發(fā)出現(xiàn)著火的情況，三元鋰電池則不然，在使用三元鋰電池時(shí)特別要對熱辦理提出較高的要求。關(guān)于整車電池包來講，安全措施愈加完善與科學(xué)，通過BMS有效對鋰電池進(jìn)行辦理，電池能夠工作在安全的狀態(tài)下。
溫度習(xí)慣性
我國幅員遼闊，氣候復(fù)雜，從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度改動(dòng)非常豐富。以北京為例，作為電動(dòng)轎車的主力商場，北京夏季最高溫度在40℃左右，而冬天則根本保持在零下16℃左右，甚至更低。這樣的溫度區(qū)間明顯適宜低溫功用更佳的三元鋰電池。而重視耐高溫功用的磷酸鐵鋰電池在北京的冬天會(huì)顯得有些乏力。更何況，三元鋰電池耐高溫方面與磷酸鐵鋰比較，間隔并不大。
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圖1 三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池習(xí)慣溫度
從上圖中能夠看出，以25℃為基準(zhǔn)常溫，兩類電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電，放電容量幾乎沒有不同。但在零下20℃時(shí)，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池比較有比較顯著的優(yōu)勢。
充放電功率
除了續(xù)航之外，充電也是電動(dòng)轎車在實(shí)際使用中的重要環(huán)節(jié)，而三元鋰電池在充電功率方面較磷酸鐵鋰電池有著非常大的優(yōu)勢。
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圖2 三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池充電功率比照
從表中能夠看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時(shí)，恒流比無顯著間隔，10C以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流份額靈敏下降，充電功率靈敏下降。
磷酸鐵鋰與三元的商場之爭，目前仍是不相上下，各有所長。在電池技術(shù)日新月異不斷改造的情況下，不久的將來迎來革命性的改動(dòng)也在意料之中，技術(shù)現(xiàn)已老練的三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池，憑仗各自的優(yōu)勢在商場中都占有一席之地。
而作為電動(dòng)轎車動(dòng)力之源的電池，自然是最為重要的零部件之一。電動(dòng)轎車的續(xù)航、充放電等全部運(yùn)用也都與電池的功用有著千絲萬縷的聯(lián)絡(luò)?，F(xiàn)在國內(nèi)的動(dòng)力電池首要分為兩個(gè)派系，根據(jù)正極材料的不同分為磷酸鐵鋰派和三元材料派。雖然兩者均歸于二次電池，都能夠重復(fù)進(jìn)行充放電運(yùn)用，但由于材料的差異，在終究反映到運(yùn)用層面的功用仍是有比較大的不同。
三元鋰電池仍是磷酸鐵鋰電池？
要想搞清楚究竟哪種電池更好，咱們應(yīng)該先對這兩者的差異有一個(gè)簡略的了解。
所謂磷酸鐵鋰電池，便是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。這一類電池的特點(diǎn)是不含名貴金屬元素（比方鈷等）。由于不含有名貴金屬材料，磷酸鐵鋰電池的原材料成本就能夠被緊縮的非常低價(jià)。在實(shí)踐運(yùn)用中，磷酸鐵鋰電池具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格便宜，循環(huán)功用更好的優(yōu)勢。
而三元鋰電池是指運(yùn)用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同，三元鋰電池電壓途徑很高，這也就意味著在相同的體積或是分量下，三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電、和耐低溫功用等方面，三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。
筆者一向以為，技能并沒有好壞或是好壞之分，只是適用于不同的產(chǎn)品或是環(huán)境。單論電池，也沒有所謂的誰更好誰更差。只是套用到實(shí)踐運(yùn)用場景中，三元鋰電池比較磷酸鐵鋰電池，愈加適應(yīng)現(xiàn)在以及未來的家用電動(dòng)轎車。
除了續(xù)航之外，充電也是電動(dòng)轎車在實(shí)踐運(yùn)用中的重要環(huán)節(jié)，而三元鋰電池在充電功率方面較磷酸鐵鋰電池有著非常大的優(yōu)勢。
現(xiàn)在市面上較為常見的充電方法為恒流恒壓式充電。一般在充電初步時(shí)先選用恒流充電，此時(shí)的電流較大，充電功率相對更高。而在電壓抵達(dá)必定數(shù)值之后，下降電流改為恒壓充電，這樣能夠讓電池充的比較滿一些。在這個(gè)過程中，恒流充電容量與電池總?cè)萘康谋戎担Q為恒流比。它是衡量一組電池在充電過程中充電功率的要害數(shù)值。通常百分比越大說明在恒流階段充入的電量越高，也就證明該電池的充電功率更高。
從表中能夠看出，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時(shí)，恒流比無顯著距離，10C以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流比例靈敏下降，充電功率靈敏下降。
循環(huán)壽數(shù)能夠定心
關(guān)于家庭用車來說，三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額外循環(huán)壽數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)踐用戶的運(yùn)用習(xí)氣，因此在運(yùn)用壽數(shù)上能夠完全定心。以比克電池現(xiàn)在的高容量18650電池為例，在充放電循環(huán)1000次之后，電池容量依然能夠堅(jiān)持在開端的90%以上。由于筆者本身也是電動(dòng)轎車車主，全年僅有冬天最冷的1個(gè)多月，頻頻開暖風(fēng)的時(shí)分才干抵達(dá)2天一充電，其他時(shí)間底子3-4天一充。假設(shè)全年均勻3天一充電來計(jì)算，運(yùn)用1年需求充大約6次電，循環(huán)壽數(shù)1000次運(yùn)用完畢大約需求8年時(shí)間，這也底子超過了現(xiàn)在我國顧客均勻的換車周期。
足夠安全的材料和工藝
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)轎車中危害最大的部分是蘊(yùn)含巨大能量的燃料，像汽油這樣燃點(diǎn)低易爆炸的液態(tài)燃料一旦泄露就非常容易構(gòu)成極大的安全隱患。而新能源轎車的動(dòng)力電池，經(jīng)過完善的電池辦理體系（BMS）監(jiān)控，每一顆電池都能得到最準(zhǔn)確的控制，預(yù)防事端的發(fā)作。
以比克18650電池產(chǎn)品為例。在單體電芯工藝上，比克選擇在正負(fù)極別離配置保護(hù)添加劑和反應(yīng)性添加劑，阻撓電解液分解導(dǎo)致的安全問題。一同添加陶瓷隔膜和負(fù)極陶瓷涂層等安全防護(hù)手段，從根源控制事端的發(fā)作。此外，比克小型圓柱18650電池成組形式，每顆電池之間都堅(jiān)持足夠的安全距離，確保單顆電池的事端不會(huì)對其他電池構(gòu)成影響。
三元鋰電池正在主導(dǎo)未來的動(dòng)力電池商場
在電動(dòng)轎車領(lǐng)域，美國的特斯拉一向是國內(nèi)諸多車企的標(biāo)桿。而談到傳統(tǒng)車企研制新能源轎車的實(shí)力，寶馬i3的推出也成為了教科書般的典范。有趣的是，這兩款車都選擇了三元鋰電池作為動(dòng)力電池。反觀國內(nèi)商場，像江淮、比亞迪、北汽等不少轎車廠商也初步將旗下本來運(yùn)用磷酸鐵鋰電池的車型換裝三元鋰電池。
仍是那句話：技能不分好壞，只要適合或許不適合。國內(nèi)外車企關(guān)于電池類型選擇的“不約而同”也絕對不是偶然。相信在不久的將來，電動(dòng)轎車的電池商場將會(huì)從頭洗牌，三元鋰電池憑仗其耐低溫、高能量密度、高充電功率不錯(cuò)的循環(huán)壽數(shù)以及更強(qiáng)的安全性等特性，也會(huì)在新的商場中站穩(wěn)腳跟。
