三元鋰電池的發(fā)展為什么比磷酸鐵鋰電池要更好一些?
其實,目前市場上主流的電池材料就是三元鋰電和磷酸鐵鋰兩種。不過,以現(xiàn)在的情況來看,未來的三元鋰電池的發(fā)展可能要更好一些,為什么這么說呢?
首先從原理上來看,兩者的區(qū)別不大。磷酸鐵鋰的電池不含有重金屬,所以相對來說比較耐高溫、穩(wěn)定性好,并且價格相對來說比較便宜。而三元鋰電池的正極材料采用鎳鈷錳酸鋰,而負(fù)極采用石墨,而三元鋰電池最大的特點就是能儲存較多的電量,也就是我們所說的能量密度,并且在耐低溫性能上要更好一些。所以說,在原理上兩者的優(yōu)劣勢差不多,只不過,三元鋰電池更加適合我們現(xiàn)在的新能源汽車而已。
目前,國內(nèi)的新能源汽車正處于高速增長的階段,甚至新能源汽車的同比增長率已經(jīng)超過了大熱的SUV車型。雖然說高增長的背后少不了政策的“推波助瀾”,但至少消費(fèi)者對于新能源汽車有了更高的認(rèn)可度。不過,隨著政府新能源汽車政策的退坡,該市場可能會面臨一些沖擊。而且國家對于補(bǔ)貼的車型要求越來越嚴(yán)格,最值得關(guān)注的一點就是能量密度的要求。據(jù)悉,明年新能源汽車補(bǔ)貼車型的能量密度必須達(dá)到一定數(shù)值,這個可能會對于電池能量密度不達(dá)標(biāo)的車型產(chǎn)生較大的打擊。而由于三元鋰電池能量密度高的特點,未來可能將會在市場中成為受追捧的電池材料。這也是為什么我說三元鋰電池未來發(fā)展更好的原因。
就這個問題我們今天就分析一下,首先我們列出兩種材料的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點:更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。
缺點:磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低;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。
磷酸鐵鋰電池放電區(qū)間圖
三元正極材料的鋰電池
1.優(yōu)點:電壓平臺高,三元材料的電壓平臺明顯比磷酸鐵鋰高,高線可以達(dá)到4.2伏,放電平臺可以達(dá)到3.6或者3.7伏、低溫性能好、一致性好,生產(chǎn)工藝成熟,一致性要好于磷酸鐵鋰。隨著工藝提升現(xiàn)在三元材料鋰電池提供功率甚至大于磷酸鐵鋰。
2.缺點:安全性差(三元鋰電池短路、高溫后釋放氧氣極容易燃燒)、壽命差、耐高溫性差。
三元電池放電區(qū)間圖
經(jīng)過以上分析對比,各位可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)前比亞迪磷酸鐵鋰插電車型電池方面主要問題集中在:電池不均衡、低溫放電性能下降、電池導(dǎo)致車重量上升。
隨著近幾年三元鋰電池技術(shù)進(jìn)步突破,我們來分析一下插電式混合動力汽車使用三元電池的可行性。
1.大家關(guān)心的第一是安全問題:根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性,廠商在過充保護(hù)(OVP)、過放保護(hù)(UVP)、過溫保護(hù)(OTP)、過流保護(hù)(OCP),比亞迪在這幾個環(huán)節(jié)上都會下不少的功夫。
2.壽命問題:三元電池過去大家了解到跟手機(jī)循環(huán)壽命差不多,大概300-500次循環(huán),電池容量就會下降到80%以下甚至更低。但是隨著正極材料改進(jìn),以及BMS更加智能化的控制放電區(qū)間(20%-80%之間循環(huán))成功的把三元鋰電池壽命周期提升到1800次后剩余容量高于80%(詳情可以參考特斯拉電動汽車30萬公里后電池容量還保持90%以上,這不是三元電池多么牛,而是BMS系統(tǒng)精確控制充放電區(qū)間,讓電池保持最佳的狀態(tài)充放電來延長壽命)。我相信比亞迪也會采取類似的BMS策略。
3.一致性的問題:好多磷酸鐵鋰車友都會遇到充滿跳電導(dǎo)致續(xù)航力下降,究其根源就是電池組每個單元放電不一致,時間久了,導(dǎo)致容量有大有小,小的每次第一個沒電、第一個充滿,反復(fù)的觸發(fā)BMS停止充電信號,導(dǎo)致整個電池組充不滿,而三元鋰電池很少有這種情況。主要是因為三元電池生產(chǎn)工藝成熟,產(chǎn)品一致性非常高。而且三元電池不會有磷酸鐵鋰所謂的虛電區(qū)間——也就是3.4V以上以及3.2V以下這2段,電壓攀升下降很快,但是容量占比很小,這就是很多車友發(fā)現(xiàn)電池怎么開始10%不經(jīng)用,后面40%也不經(jīng)用的原因。在三元上這種現(xiàn)象幾乎沒有。
4.續(xù)航力提升問題:相信大家都看見無論是唐100還是秦100,在體積沒有明顯變化的前提下續(xù)航力提升了20公里,這就是三元電池優(yōu)點(甚至秦100車型把電池能安排到底盤下面,留出了寶貴的尾箱空間),這就是在同樣體積下三元電池比磷酸鐵鋰能量密度提高30%-50%的優(yōu)點(磷酸鐵鋰能量密度提升基本到達(dá)極限,而三元電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有抵達(dá)所謂的材料極限,提升空間還有很大)。
5.低溫續(xù)航力問題:鐵鋰的低溫性能是硬傷。舉例,江浙地區(qū),在冬天0-5度的氣溫下,鐵鋰的表現(xiàn)大約是夏天的75%左右,大功率充放電條件下,甚至?xí)汀H惖碾姵卦谕瑯託鉁叵?,大約是夏天的90%左右,有下降,但還不太明顯。更靠北方的地區(qū),下降的會更多一點。(我國南極科考隊使用的都是三元鋰電池,參雜了大量的錳來提高低溫性能,在零下-40°酷寒下正常充放電工作)
磷酸鐵鋰電池
優(yōu)點:磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點:更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。
缺點:磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低;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。
相信車友通過以上分析內(nèi)容可以打消比亞迪為什么使用三元鋰電池作為以后插電式混合動力汽車上的應(yīng)用,我們相信,比以亞迪在電池領(lǐng)域的研發(fā)能力,比亞迪三元鋰電池,在安全上、一致性上、壽命上、都會到達(dá)更高的高度。希望這篇文章能讓心中有疑慮,或者對三元電池不了解的朋友們有一定幫助。
















