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        三元電池和鋰離子磷酸鐵電池有什么區別?

        作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-09-02 13:43????瀏覽量:
          隨著電動汽車的普及,人們越來越重視動力鋰電池。動力鋰電池承擔著電動車續航里程的重任,同時又要經受多次行車安全的考驗,責任重大。經過多年的發展,三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池已經成為兩大技術方向,并得到了廣泛的應用。這兩種電池有什么區別?

          首先看陰極材料。三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池的關鍵區別之一是正極材料的不同。磷酸鐵鋰離子電池是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。這種電池的關鍵特點是不含鈷等貴金屬元素。

          磷酸鐵鋰離子電池最重要的特點是其磷、鐵元素廣泛存在于地球資源中;磷酸鐵鋰電池化學混合物的混合方法也比較簡單,使得磷酸鐵鋰電池的成本低很多。目前磷酸鐵鋰離子電池的制造成本比三元電池低10-15%左右。

          三元鋰離子電池,稱為“以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰等三元聚合物為正極材料的鋰離子二次電池”,其中三元是指在三元鋰離子電池中作為正極使用的含有鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(al)三種金屬元素的聚合物;鋰是指電解質主要為六氟磷酸鋰的電解液,而正極材料一般為石墨。這種電池也稱為NCM電池(鎳鈷錳酸鹽鋰離子電池)或NCA電池(鎳鈷鋁酸鹽鋰離子電池)。

          中國市場上廣泛使用的三元電池大部分是NCM電池。根據NCM材料的不同含量,NCM電池可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等。后兩個數字分別代表NCM材料的比例。

          三元電池含有鎳、鈷等材料,它們在地球上的儲量比磷、鐵材料少得多。而且三元鋰離子電池電解液的合成方法差異較大,導致其成本較高。

          鈷是三元鋰離子電池中最稀缺的材料。世界上已探明的鈷儲量只有720萬噸左右,其中近一半位于非洲國家剛果(金),中國只有8萬噸左右,中國鈷礦品位較低。隨著三元鋰離子電池汽車在我國的推廣,鈷的價格一直在上漲,逐漸成為電池制造的主要成本。

          在性能方面,磷酸鐵鋰和三元鋰離子電池存在較大差異,這也是很多新能源汽車紛紛選擇三元鋰離子電池的原因。

          磷酸鐵鋰離子電池的振實密度和壓實密度低,導致其能量密度低,低溫性能差。即使是納米尺寸和碳涂層,這個問題也沒有解決。這是磷酸鐵鋰離子電池難以修復的天然缺陷,能量密度提升空間不大。目前市場上搭載磷酸鐵鋰離子電池的車型雖然系統能量密度較早期有了較大提升,可達150Wh/kg左右,但仍只能行駛400km左右(如果算上低溫衰減,仍未達到閾值,大部分在300km以內),與早期三元鋰離子電池的水平相當。單體能量密度不能大幅度提高是磷酸鐵鋰離子電池的天然缺陷。

          與傳統的鐵-鋰離子電池相比,三元鋰離子電池具有更高的能量密度和更高的電壓,因此同等重量的電池組具有更大的電池容量,汽車可以跑得更遠更快。早在2017年,工信部公布的《汽車產業中長期發展規劃》中,就明確要求動力鋰電池的能量密度到2020年達到300Wh/kg,到2025年達到350Wh/kg。磷酸鐵鋰離子電池顯然未能滿足這一要求,這是導致主機廠商紛紛選擇三元鋰離子電池的重要原因。

          在低溫下,三元鋰離子電池也有絕對優勢。相同低溫條件下,三元鋰離子電池冬季衰減小于15%,比磷酸鐵鋰離子電池高30%以上。三元鋰離子電池的低溫下限值為-30度,比磷酸鐵鋰離子電池的低溫下限值-20度更有優勢。

          然而,磷酸鐵鋰離子電池也有其性能優勢。磷酸鐵鋰離子電池的熱失控溫度一般在500以上,而三元鋰離子電池的熱失控溫度低于300,一些高鎳電池的熱失控溫度甚至低于200。相比之下,磷酸鐵鋰離子電池在高速行駛和汽車快速充電時自燃的風險較低。

          此外,磷酸鐵鋰電池的循環壽命更長,因為磷酸鐵鋰電池在3500多次充放電循環后會開始衰減,這意味著它的使用壽命可以長達十年左右,但三元鋰離子電池的充放電循環次數只有2000次,這意味著它的使用壽命只有6年。

          綜上所述,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池并不是絕對的好壞,而是各有千秋。

          在實際使用中,磷酸鐵鋰離子電池具有耐高溫、安全性和穩定性強、價格低廉、循環性能更好等優點。原料價格低廉,而且地球上存在的磷、鐵資源豐富,不會出現投喂問題。

          三元鋰離子電池在儲能密度方面具有絕對優勢,能夠滿足消費者對電動汽車長續航的迫切需求。在制造成本方面,三元鋰離子電池的成本也在逐漸降低。未來隨著主機廠電池管理系統的進一步迭代和優化,三元鋰離子電池的熱管理將得到更好的處理??梢灶A見,三元鋰離子電池在長壽命電動汽車中仍占主導地位。

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