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磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池組的技術之爭

來源:存能電氣  日期:2019-09-30 10:54  瀏覽量:

  磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池組的技術之爭。在鋰電池當道的時代,更是將重點放在了三元鋰與磷酸鐵鋰上,未來三元鋰與磷酸鐵鋰究竟誰勝誰負,三元鋰電池組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。

  鐵鋰電池與三元鋰電池組的技術之爭

三元鋰電池組.jpg

  我國動力電池主要有4種商業化技術路線:磷酸鐵鋰電池、三元、錳酸鋰和鈦酸鋰。錳酸鋰電池主要是因為能量密度偏低,而鈦酸鋰電池主要是因為成本較高,兩者在動力電池市場份額總占比不到5%。鐵鋰電池路線與三元鋰電池組路線成為動力電池市場的主體路線,共占據市場份額的~95%。

  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。文獻顯示,在充電條件為1C倍率充電至3.65V,然后轉恒壓至電流下降到0.02C,之后以1C倍率放電至截止電壓2.0V,循環1600次之后電池容量仍有初始容量的80%。磷酸鐵鋰電池也擁有良好的快充特性,3C倍率充電條件下,15分鐘可以充電55%,30分鐘充個電容量超過95%。

  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。

  但是,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,如果計算整個電堆,包括電池管理系統、散熱等零部件的能量密度就更低了。

  在小型乘用車領域,三元鋰電池組已經全面取代磷酸鐵鋰電池。三元鋰電池組能量密度高,循環性能好于正常鈷酸鋰。目前,隨著配方的不斷改進和結構完善,電池的標稱電壓已達到3.7V,在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。

  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,三元鋰電池組的比能量、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。

  三元鋰電池組PK磷酸鐵鋰技術路線之爭看似巨大,但對于用戶和整車企業來說,兩種技術路線實則各有千秋。歸根結底,不同車型選擇適合其運營的不同電池,才是問題的根本所在。

  三元鋰電池組熱穩定性較差,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。雖然有著安全顧慮,但因為政策對能量密度的規定,三元鋰電池組已經呈現取代磷酸鐵鋰電池趨勢,成為乘用車的主流。

  總結:從產業布局上看,越來越多磷酸鐵鋰電池生產廠家都開始關注三元鋰電池材料開發。但是,這并不意味著,未來就將絕對是三元鋰電池組統領天下,電池行業一向是一代材料一代技術,整個行業一直并沒有停止對新材料和新技術的挖掘,更高的能量密度和更安全的性能永遠是企業試圖平衡的兩大命題。

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