作為電動(dòng)汽車動(dòng)力之源的電池,自然是最為重要的零部件之一。電動(dòng) 汽車的續(xù)航、充放電等一切使用也都與電池的性能有著千絲萬縷的聯(lián)系。 目前國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池主要分為兩個(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。雖然兩者均屬于二次電池,都可以反復(fù)進(jìn)行充放電使 用,但由于材料的差異,在最終反映到使用層面的性能還是有比較大的差 別。 三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池? 要想搞清楚究竟哪種電池更好,我們應(yīng)該先對(duì)這兩者的區(qū)別有一個(gè)簡(jiǎn)單 的了解。 所謂磷酸鐵鋰電池,就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)是不含貴重金屬元素(比如鈷等)。
材料,
磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。在實(shí)際使用 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)性能更好 的優(yōu)勢(shì)。 而三元鋰電池是指使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,三元鋰電池電壓平臺(tái)很高,這也就意味著在相 同的體積或是重量下,三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外,在 大倍率充電、和耐低溫性能等方面,三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢(shì)。 筆者一直認(rèn)為,技術(shù)并沒有好壞或是優(yōu)劣之分,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)際使用 場(chǎng)景中,三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池,更加適應(yīng)現(xiàn)在以及未來的家用電 動(dòng)汽車。 為什幺三元鋰電池更適合家用電動(dòng)汽車? 一、低溫放電性能更好 我國(guó)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 度變化非常豐富。以北京為例,作為電動(dòng)汽車的主力市場(chǎng),北京夏季最高 溫度在 40℃左右,而冬季則基本保持在零下 16℃左右,甚至更低。這樣 的溫度區(qū)間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷 酸鐵鋰電池在北京的冬季會(huì)顯得有些乏力。 “相對(duì) 25℃容量”是指不同溫度條件下放電容量與 25℃時(shí)放電容量的 比值。該數(shù)值能夠準(zhǔn)確反映出電池在不同溫度條件下續(xù)航的衰減,越接近 100%,電池表現(xiàn)越好。
書山有路勤為徑;學(xué)海無涯苦作舟 與常溫 25℃下放電,放電容量幾乎沒有差別。但在零下 20℃時(shí),三元鋰 電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。 二、能量密度更高 根據(jù)國(guó)內(nèi)三元材料 18650 圓柱電池龍頭企業(yè)——比克電池提供的資料, 其 18650 電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了 232Wh/kg,后續(xù)將會(huì)進(jìn)一步提高至 293Wh/kg。而相比之下,目前國(guó)內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池能量密度也僅達(dá)到 150Wh/kg 左右,據(jù)國(guó)內(nèi)電池行業(yè)專家剖析,未來幾年之內(nèi),磷酸鐵鋰電池 的能量密度能夠達(dá)到 300Wh/kg 的希望非常渺茫。 不同于體積龐大的電動(dòng)巴士,對(duì)于家用電動(dòng)汽車來說,空間永遠(yuǎn)是第一 位的。能量密度較低的磷酸鐵鋰電池將會(huì)占據(jù)原本就不多的汽車空間,并 且由于更重的質(zhì)量,在使用時(shí)的放電續(xù)航也會(huì)受到比較大的影響。相對(duì)而 言能量密度較高的三元鋰電池在解決重量問題的同時(shí)也為家庭用車節(jié)省出 了空間。 三、充電效率更高 除了續(xù)航之外,充電也是電動(dòng)汽車在實(shí)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有著非常大的優(yōu)勢(shì)。 目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開始時(shí) 先采用恒流充電,此時(shí)的電流較大,充電效率相對(duì)更高。而在電壓達(dá)到一 定數(shù)值之后,降低電流改為恒壓充電,這樣可以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?,稱為恒流比。它是衡 量一組電池在充電過程中充電效率的關(guān)鍵數(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效率更高。 從表中可以看出,三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在 10C 以下充電時(shí),恒流 比無明顯差距,10C 以上倍率充電時(shí),磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低, 充電效率迅速降低。 四、循環(huán)壽命可以放心 對(duì)于家庭用車來說,三元材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過了實(shí)際用戶的使用習(xí)慣,因此在使用壽命上可以完全放心。以比克 電池目前的高容量 18650 電池為例,在充放電循環(huán) 1000 次之后,電池容 量依然能夠保持在最初的 90%以上。由于筆者本身也是電動(dòng)汽車車主,全 年僅有冬季最冷的 1 個(gè)多月,頻繁開暖風(fēng)的時(shí)候才能達(dá)到 2 天一充電,其 余時(shí)間基本 3-4 天一充。假設(shè)全年平均 3 天一充電來計(jì)算,使用 1 年需要 充大約 6 次電,循環(huán)壽命 1000 次使用完畢大約需要 8 年時(shí)間,這也基本 超過了目前我國(guó)消費(fèi)者平均的換車周期。 五、足夠安全的材料和工藝 傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽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造成極大的安全隱患。而新 能源汽車的動(dòng)力電池,經(jīng)過完善的電池管理系統(tǒng)(BMS)監(jiān)控,每一顆電 池都能得到最準(zhǔn)確的控制,預(yù)防事故的產(chǎn)生。 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)極分 別配置保護(hù)添加劑和反應(yīng)性添加劑,阻止電解液分解導(dǎo)致的安全問題。
時(shí)添加陶瓷隔膜和負(fù)極陶瓷涂層等安全防護(hù)手段,從根源控制事故的產(chǎn)生。 此外,比克小型圓柱 18650 電池成組模式,每顆電池之間都保持足夠的安 全距離,確保單顆電池的事故不會(huì)對(duì)其他電池造成影響。 三元鋰電池正在主導(dǎo)未來的動(dòng)力電池市場(chǎng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,美國(guó)的特斯 拉一直是國(guó)內(nèi)諸多車企的標(biāo)桿。而談到傳統(tǒng)車企研發(fā)新能源汽車的實(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(guó)內(nèi)市場(chǎng),像江淮、比亞迪、北汽等不少 汽車廠商也開始將旗下原本使用磷酸鐵鋰電池的車型換裝三元鋰電池。
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