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新能源汽車最核心的技術(shù)即為提供能量的電池,續(xù)航能力和充電速度則是電池技術(shù)發(fā)展到今天的瓶頸所在。經(jīng)過多年發(fā)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?yōu)樾”娺x擇,而磷酸鐵鋰和三元鋰電池則得到更廣泛的推廣應(yīng)用。但是這兩者有什么區(qū)別呢?您的車是那種電池呢?今天我們就聊一聊鋰電池這點兒事。
三元鋰電池
三元鋰電池全稱是“三元材料電池”,一般是指采用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2,NCM)或鎳鈷鋁酸鋰(NCA)三元正極材料的鋰電池,把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進行不同的調(diào)整,所以稱之為“三元”,包含了許多不同比例類型的電池。從形狀上來區(qū)分,可分為軟包電池、圓柱電池和方形硬殼電池。其標稱電壓可達到3.6-3.8V,能量密度比較高,電壓平臺高,振實密度高,續(xù)航里程長,輸出功率較大,高溫穩(wěn)定性差,但低溫性能優(yōu)異,造價也比較高
磷酸鐵鋰電池則是采用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,用鐵來做電池原料一來成本低廉,二不含重金屬,對環(huán)境污染較小,工作電壓為3.2V。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,因此在零電壓存放時并不會有泄漏,高溫條件下或過充時安全性非常高,可快速充電,高放電功率,無記憶效應(yīng),循環(huán)壽命高,缺點為低溫性能差,正極材料振實密度小,能量密度較低,產(chǎn)品的成品率和一致性也飽受質(zhì)疑。
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(fā)生分解,產(chǎn)生劇烈的化學反應(yīng),釋放出氧原子,并在高溫作用下極易發(fā)生燃燒或爆炸的現(xiàn)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(fā)文規(guī)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??欤?jīng)過不到100次充放電循環(huán),電池容量將下降到初始容量的20%,基本與寒冷地區(qū)的使用絕緣了;而三元鋰電池的低溫性能優(yōu)異,在-30℃條件下可保持正常電池容量,更適應(yīng)北方低溫地區(qū)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(yīng)充足,價格穩(wěn)定,成本相對較低。
在實驗條件下,磷酸鐵鋰電池循環(huán)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(huán)5 000 次后仍能保持80%以上的初始容量;三元鋰電池循環(huán)3900次后,剩余容量只剩下66%,1C循環(huán)2500次后就下降到80%初始容量。相比起來磷酸鋰電池的循環(huán)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(jīng)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。
國內(nèi)的新能源汽車企業(yè)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,如比亞迪等企業(yè)則為磷酸鐵鋰電池的主力廠商,推出了秦、唐、宋等眾多明星產(chǎn)品,而現(xiàn)如今由于國家對于續(xù)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。
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(yè)腦海中的陰影,連特斯拉Model X這樣的技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品,也曾在國內(nèi)外多次發(fā)生電池組起火燃燒的事故。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(fā)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。