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磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池,誰是新能源汽車主流

來源:存能電氣  日期:2019-04-03 10:34  瀏覽量:

  磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池,誰是新能源汽車主流?新能源汽車最核心的技術即為提供能量的電池,續航能力和充電速度則是電池技術發展到今天的瓶頸所在。經過多年發展,鋰電池的目前的類型有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰、三元材料等。

  因能量性能和稀有金屬成本的原因,錳酸鋰、鈦酸鋰和鈷酸鋰電池逐漸變為小眾選擇,而磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池則得到更廣泛的推廣應用。但是這兩者有什么區別呢?今天存能電氣小編就聊一聊鋰電池這點兒事。

  早期主流電池—磷酸鐵鋰電池

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  所謂磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。在新能源汽車發展的早期階段,磷酸鐵鋰電池因其熱穩定性優越、安全性好、開發成本低等優點,成為了各大廠商的首選。

  但是隨著技術的不斷發展,型能更優越的三元鋰電池出現了,相比起來,磷酸鐵鋰電池的能量密度較低,在續航里程相同的情況下,搭載磷酸鐵鋰電池的車輛自重更高,直接導致能耗不理想。

  并且,國家對新能源補汽車的電池能量密度要求也逐年提高,磷酸鐵鋰電池受限于材料的問題,能量密度很難在繼續提高,所以很多廠商慢慢的轉向的三元鋰電池的發展。

  目前主流電池—三元鋰電池

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  三元鋰電池,是指用鎳鈷錳酸鋰鉀三元正極材料的鋰電池,相比之前介紹的磷酸鐵鋰電池,能量密度高、價格合適,綜合表現更加的優秀,成為了目前大多數新能源汽車所采用的電池類型。

  看似完美的三元鋰電池,它的缺點也被眾人質疑。三元鋰電池最大的缺點就是在200度左右的時候會發生分解,在高溫的作用下,電解液會迅速燃燒,增加電池發生自燃或自爆的風險。隨著技術的發展,很多廠商開發出了優秀的電池管理系統,安全問題已得到改善,出色的表現贏得了各大汽車廠商的認可。

  這兩類電池各有所長

  高溫條件下,三元鋰電池的三元材料會在200℃時發生分解,產生劇烈的化學反應,釋放出氧原子,并在高溫作用下極易發生燃燒或爆炸的現象,因此基于安全的考慮,我國工信部在2016年1月,通過特殊發文規定將三元鋰電池的使用暫時限制在純電動客車之外。而磷酸鋰電池的分解溫度在800℃,更不容易著火,安全性相對較高。

  低溫條件下(氣溫低于-10℃以下),磷酸鋰電池衰減得非常快,經過不到100次充放電循環,電池容量將下降到初始容量的20%,基本與寒冷地區的使用絕緣了;而三元鋰電池的低溫性能優異,在-30℃條件下可保持正常電池容量,更適應北方低溫地區的使用條件。

  從制造成本上來看,三元鋰電池所必需的鈷元素在我國儲量較少,大部分靠海外進口,受到市場波動影響非常大,所以三元鋰電池的成本必然居高不下,而磷酸鐵鋰電池所需原材料無需進口,供應充足,價格穩定,成本相對較低。

  在實驗條件下,磷酸鐵鋰電池循環5000次后,剩余容量為84%,1C(1C表示電池一小時完全放電時電流強度)循環5000次后仍能保持80%以上的初始容量;三元鋰電池循環3900次后,剩余容量只剩下66%,1C循環2500次后就下降到80%初始容量。相比起來磷酸鋰電池的循環壽命要遠遠大于三元鋰電池。此外,磷酸鐵鋰電池能量密度為120Wh/kg,已經基本達到理論極致,而三元電池的能量密度180Wh/kg,今后還有很大的提升空間。

  磷酸鐵鋰電池發展前景

  國內的新能源汽車企業在早期源于成本問題,大多采用磷酸鐵鋰電池作為能量來源,而現如今由于國家對于續航里程等補貼標準的提升,三元鋰電池市場份額在逐漸提升。

  三元材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優勢,循環性能方面則是磷酸鐵鋰材料優勢明顯,在安全方面磷酸鐵鋰電池也優于三元材料。在選用電池時可根據不同用途選擇,如大巴車空間較大,對電池比能量和比功率要求相對較低,可選擇磷酸鐵鋰材料電池,發揮其循環性能好的特性,轎車空間有限,電池用量小,則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適。

  在與磷酸鐵鋰電池的競爭中,三元鋰電池的安全問題有待提升,這始終是盤桓在汽車企業腦海中的陰影。但從長遠來看,三元鋰電池有著磷酸鐵鋰電池不可比擬的高能量密度、耐低溫等特性,在新能源汽車發展的未來,三元鋰電池解決掉安全和成本問題之后,將徹底取代目前磷酸鐵鋰的市場地位,將成為新能源市場上的大勢所趨。

  迄今為止,三元和磷酸鐵鋰電池還未能夠分出勝負,三元鋰電池略占上風,但兩者至少在現階段都不是完美的解決方案,石墨烯或者燃料電池等其他替代能源技術都在一旁虎視眈眈。

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