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锂电池种类繁多 哪个种类将成为锂电池的未来?

钜大LARGE  |  点击量:1461次  |  2018年06月28日  

随着我国新能源汽车销量的不断攀升,以及电池技术的不断更新。作为新能源汽车的心脏——动力电池,也由于原材料的差异,被划分成不同种类。例如,铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池,以及锂电池等,它们又凭借各自的优点,均在汽车产业发展的某个阶段被广泛应用,目前,市场主流的动力电池为锂电池。那么,锂电池又有何优势和不足呢?未来电池技术将会如何发展呢?


【干货】新能源汽车电池简析及未来技术一览


磷酸铁锂电池为什么安全?


磷酸铁锂电池属于锂电池的一种,目前如比亚迪e6、北汽ev160、腾势等一些电动汽车生产厂商均将其作为车辆的动力源。磷酸铁锂电池热稳定性是目前车用锂电池中最好的,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时内部化学成分就已处于不稳定状态。换言之,磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指,也正因如此,其也成为目前电动车电池的主要门类之一。


三元锂电池为何受到特斯拉青睐?


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特斯拉MODELS使用的三元锂电池的重量能量密度约为200Wh/kg,而磷酸铁锂电池的能量密度约为150Wh/kg,这意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。但是,当三元锂电池自身温度为250-350℃时,其内部化学成分就开始分解,因此对电池管理系统提出了更高的要求。以特斯拉MODELS车型为例,整车装有7000余节18650三元锂电池,电池管理系统要监测其中每节电池的使用状态,无疑加大了电池管理系统的控制难度。


燃料电池是未来汽车最理想能源


【干货】新能源汽车电池简析及未来技术一览


燃料电池是将化学能转化为电能的发电装置,不是通常所说的“电池”。其能量的来源主要是依靠不断供给燃料及氧化剂产生,而且能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳,被业界公认为未来汽车的最佳能源。


那些认为日本的燃料电池代表未来的人,其实思维还停留在燃油车的时代,只不过是把加油站替换成了加氢站。


超级电容,在特定领域有着不可替代的优势——例如轨道交通能量回收、塔吊能量回收、汽车动能回收装置;而在动力汽车领域,由于能量密度和成本的问题,无法成为未来可行的技术路线。


故而毫无疑问,在即将到来的电动车革命中,锂电池将是真正的主角,是未来十年甚至二十年的不可动摇的路线。


而且,一旦锂动力电池经过十多年的发展,全产业链上下形成稳定、完整、成熟的配套后(产业配套是巨大护城河,整个产业链成熟起来,投资可能需要数万亿,这是任何其他新的技术路线难以逾越的障碍),锂动力电池的技术路线就更加难以动摇。


所以,锂电池是这场擂台赛中毫无疑问的冠军。


但是锂电池技术路线内部还有多种技术路线,大致有钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、铁酸锂、三元电池等等,朋友们或许更关注这些技术路线哪一种更具有优势。


为了厘清这一问题,笔者将在本文中进行一系列的深入探讨,不足之处各位朋友文后留言不吝指正。


初选


先说钴酸锂:循环性能太差,且大量使用了极其稀有的金属钴,缺点太过明显,其宿命唯有淘汰。


再说钛酸锂:高充电倍率,寿命长;但也有一个鲜明的缺点——能量密度太低,导致成本过高。


其特性类似于超级电容,这个致命缺点也阻碍其成为动力电池主流路线,故而也无法在初选中脱颖而出。


第三说下锰酸锂:成本低,充电倍率高;但是高温性能差、循环性不佳。


故而很少直接选用锰酸锂作为动力电池,而是同时添加其他材料形成改性电池,例如镍、钴成为镍钴锰电池,从而实现各项性能的均衡。


但是经过这些改进之后,已经不再是简单的锰酸锂电池了,而是成为了三元电池类型中的一种。


这样的论述结果表明:锰酸锂也要被淘汰。


在锂电池众多的技术路线中,磷酸铁锂vs三元电池两种技术路线的对决最为胶着。


磷酸铁锂安全性高,寿命长,但是能量密度低,低温性能差,一致性差;


三元电池能量密度高,一致性好,低温性能好,成本较低,但是安全性能差,循环寿命不如铁锂电池。


当前,磷酸铁锂最成熟的产业链在中国,我们对相关领域掌握的核心技术也较多;而三元电池则以日韩为代表,且更成熟一些。


所以这两种技术路线的对决更有一种中国vs日韩的意味。


过去的一年中,我仍然每天孜孜不倦的思考这个问题,大量阅读相关领域的文章,阅读众多对相关领域技术专家的访谈,思考两种动力锂电池技术路线的优劣。


终于在今天我自认为有了一个较为清晰的认识,下决心完成这篇拖了一年多的稿子,好了,废话不多说,决赛打擂正式开始!


决赛


评价动力电池性能大致有以下7个维度:


1、安全性2、能量密度3、循环寿命4、成本5、充电倍率6、电池单体一致性7、低温性能


作为一种合格的技术路线,在以上任何一个方面都不能有太过鲜明的缺点,需要做到各方面的均衡才能是一种具有可行性的路线。


1、安全性


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