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鋰電池技術之爭:到底是發展三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池

來源:存能電氣  日期:2019-11-26 14:36  瀏覽量:

  鋰電池技術之爭:到底是發展三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池?縱觀當前國內新能源汽車市場,電動車電池技術主要的材料為磷酸鐵鋰和三元鋰電池,有意見認為,在乘用車領域,三元鋰電池由于能量密度高、續航能力強是目前的主流發展方向。而在公共交通領域,則應該堅持熱穩定性更高、安全性更有保障的磷酸鐵鋰路線。

  鋰電池技術之爭:到底是發展三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池?

磷酸鐵鋰電池.jpg

  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。這一類電池的特點是不含貴重金屬元素。由于不含有貴重金屬材料,磷酸鐵鋰電池的原材料成本就可以被壓縮的非常低廉。在實際使用中,磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩定性強、價格便宜、循環性能更好的優勢。

  而三元鋰電池是指使用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料,石墨作為負極材料的鋰電池,與磷酸鐵鋰電池不同,三元鋰電池電壓平臺很高,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勢。

  磷酸鐵鋰電池的特點在于安全性高,高倍率充放電特性和較長的循環壽命。其充放電特性也較為穩定,大倍率放電情況下的穩定性關系著電動車在急加速、高速等大功率需求工況下的性能表現,電壓越穩定,車輛性能表現也越好,另外,這也可以解釋為什么電動車高速行駛時續航能力會減弱,電池在大功率輸出時,實際放電容量會縮小。

  磷酸鐵鋰電池也擁有良好的快充特性,除了壽命長,充放電性能優秀之外,磷酸鐵鋰電池最大的優點是其安全性,磷酸鐵鋰的化學性質穩定,高溫穩定性好,700-800℃才會開始發生分解,且在面對撞擊、針刺、短路等情況時不會釋出氧分子,不會產生劇烈的燃燒,安全性能高。

  磷酸鐵鋰電池的缺點在于其性能受溫度影響大,尤其是低溫環境下,放電能力和容量均會大幅度降低。此外,磷酸鐵鋰的能量密度較低,僅算電池的重量能量密度只有120Wh/kg,

  三元鋰電池指的是含有鎳鈷錳三種元素的過渡金屬嵌鋰氧化物符合材料正極的鋰電池,這種材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優點,形成了三種材料三相的共熔體系,由于三元協同效應其綜合性能優于任一單組合化合物。重量能量密度能夠達到200Wh/kg。

  但是三元鋰電池的安全性較差。三元鋰電池熱穩定性較差,250-300℃就會發生分解,遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點就著,產生的熱量進一步加劇正極分解,在極短的時間內就會爆燃。

  基于安全性考慮,采用三元鋰電池的新能源客車無法進入工信部的新能源車目錄,而轎車、貨車則不受影響。雖然有著安全顧慮,但因為政策對能量密度的規定,三元鋰電池已經呈現取代磷酸鐵鋰電池趨勢,成為乘用車的主流。

  三元電池和磷酸鐵鋰電池相比具有能量密度更高的優勢,隨著電動汽車市場的快速發展,人們對能量密度要求越來越高,續航里程幾乎成了衡量純電動車技術水平的最關鍵的指標。此前中國的動力電池技術路線以磷酸鐵鋰電池為主,然而國家在新能源汽車政策補貼上也開始向能力密度和續航里程傾斜。

  目前,大部分電池廠仍處于研發高鎳三元的進程之中,當然也有相當一部分車企正在籌備收購磷酸鐵鋰電池材料,以求降低成本避開競爭。不過無論是哪一項,對于消費者來說,只要產品的性能在不影響安全性的情況下日益增進,就是一件很好的事。當然三元鋰與磷酸鐵鋰電池的份額也不會差之千里,未來共存的可能性會更大。

  磷酸鐵鋰與三元鋰電池的市場之爭,目前仍是平分秋色,各有所長,在電池技術日新月異不斷革新的情況下,不久的將來迎來革命性的變化也在意料之中,技術已經成熟的三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池,憑借各自的優勢在市場中都占有一席之地。

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