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三元鋰離子動力電池和磷酸鐵鋰電池哪個要更適合電動汽車

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年05月30日  

    磷酸鐵鋰耐過充過放,短時過放到0都能恢復(fù)80%以上。鋰離子過放到2.6V時就會產(chǎn)生不可逆損壞。


  磷酸鐵鋰耐過充到100%都不會起火爆炸。鋰離子超過4.35V就會析氣鼓脹。


  磷酸鐵鋰穿刺不起火不爆炸。鋰離子會。(現(xiàn)在相對安全一點)


  磷酸鐵鋰耐高溫,200多度恢復(fù)后還能用。鋰離子不行。


  磷酸鐵鋰能大電流放電,10C20C以上都可以,鋰離子只能3~5C放電


  以上來說,磷酸鐵鋰是鋰電池中最安全的。


  但是,磷酸鐵鋰能量密度不如鋰離子電池大。電壓也相對低一些。由于它的大放電特性,主要用動力電源方面,如電動車,航模等。而鋰離子容量大,主要用于民用消費(fèi)領(lǐng)域。所以看要用在什么方面上就選擇的不同的電池


  鋰離子電池經(jīng)過30年的發(fā)展,比能量、比功率等性能有較大的提高,已成功應(yīng)用于汽車上。受電池比能量限制,純電動汽車?yán)m(xù)航里程有限,是制約發(fā)展的瓶頸,國外汽車廠近期規(guī)劃以開發(fā)混合動力汽車為主。目前應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等材料,目前使用的功率型電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。


  鋰離子電池經(jīng)過30年的發(fā)展,比能量、比功率等性能有較大的提高,已成功應(yīng)用于汽車上。受電池比能量限制,純電動汽車?yán)m(xù)航里程有限,是制約發(fā)展的瓶頸,國外汽車廠近期規(guī)劃以開發(fā)混合動力汽車為主。目前應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等材料,目前使用的功率型電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。


  2017年新能源汽車補(bǔ)貼政策開始退坡,但依然阻擋不住鋰電企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)腳步。動力電池作為新能源汽車的動力之源,與續(xù)航、安全、充放電、市場等一切使用都有著緊密的聯(lián)系。


  在動力電池中,現(xiàn)在應(yīng)用到新能源汽車的主要是磷酸鐵鋰電池三元鋰電池,二者之間最大的區(qū)別就在于能量密度和安全性,能量密度的大小關(guān)乎到汽車的續(xù)航能力,而安全性主要體現(xiàn)在材料在高溫下會發(fā)生分解,這兩點都是消費(fèi)者選購新能源汽車時最關(guān)注的問題,也是目前業(yè)內(nèi)對這兩種電池爭議最多的地方。


  磷酸鐵鋰電池的能量密度遠(yuǎn)不及三元鋰電池,但其安全性普遍被認(rèn)為要好于三元鋰。先說說能量密度,目前,新能源汽車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)視電池系統(tǒng)的能量密度而定,其具體政策就是,當(dāng)電池系統(tǒng)能量密度超過120Wh/kg,就可以享受1.1倍的補(bǔ)貼,介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補(bǔ)貼。


  據(jù)了解,目前市面上的磷酸鐵鋰電池經(jīng)過改進(jìn)要達(dá)到90Wh/kg的難度不大,但要做到120Wh/kg的企業(yè)寥寥無幾。比亞迪一直專注于磷酸鐵鋰電池電池,在這塊的技術(shù)上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,此前有傳聞比亞迪研發(fā)出高能量密度的磷酸鐵鋰電池,能力密度可以達(dá)到150Wh/kg,這個水平與三元鋰電池幾乎相當(dāng)。傳聞是否屬實先暫不討論,但作為行業(yè)龍頭的比亞迪尚且只能做到這樣的水平,就可以看出使用磷酸鐵鋰電池要想拿到1.1倍補(bǔ)貼的難度不小,但這個難題對于三元鋰電池來說卻是輕而易舉就能達(dá)到。


  另外從幾家動力電池2017年的產(chǎn)能規(guī)劃可以看出,對于三元鋰電池的產(chǎn)能擴(kuò)張也尤其明顯,就連比亞迪這樣過往一根筋鐘愛磷酸鐵鋰電池的企業(yè),在2017年都維持磷酸鐵鋰產(chǎn)能不變,轉(zhuǎn)頭擴(kuò)張三元鋰電池。


  安全性對比


  除了在供給端三元鋰電池有所擴(kuò)產(chǎn)之外,在需求端也一并放大。剛剛說到的能量密度要求是三元鋰電池的需求端放大的一個動力,另一個則來自于三元鋰電池在2017年將正式解禁客車使用。這里就涉及到三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池優(yōu)劣性上的第二個爭議點—“安全性”。


  三元鋰電池由于在200度左右會發(fā)生分解(磷酸鐵鋰則需要溫度高達(dá)700度),并且分解后會產(chǎn)生更加劇烈的化學(xué)反應(yīng),因此在汽車碰撞時更容易著火,這也是三元鋰電池普遍被認(rèn)為不安全的地方,正是因為這個原因三元鋰電池此前被暫停使用在客車上。


  然而,安全性的好壞其實更取決于整個動力電池系統(tǒng),尤其是電池管理系統(tǒng)(BMS),合格的BMS都可以在發(fā)生意外時切斷電源避免著火,并不能僅因為三元鋰材料容易熱解就認(rèn)為三元鋰電池不安全。隨著三元鋰電池安全性重新被評估,客車將解禁三元鋰電池,這無疑又釋放了很大一塊市場。


  溫度影響


  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變化非常豐富。以北京為例,作為電動汽車的主力市場,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顯得有些乏力。更何況,三元鋰電池耐高溫方面與磷酸鐵鋰相比,差距并不大。


  三元PK磷酸鐵鋰的結(jié)果一看便知


  我們了解到,目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開始時先采用恒流充電,此時的電流較大,充電效率相對更高。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。


  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,恒流比無明顯差距,10C以上倍率充電時,磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低,充電效率迅速降低。


  結(jié)論:磷酸鐵鋰與三元的市場之爭,至目前雖然還沒有一個明確的定論,并且電池技術(shù)日新月異,不久的將來迎來革命性的變化也在意料之中,但筆者認(rèn)為,技術(shù)已經(jīng)成熟的三元電池,憑借其能量密度高且仍有較大提升空間、不遜色的安全性、耐低溫、高充電效率等特性,將會在新的市場中站穩(wěn)腳跟。


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