正极材料体系的特点重要表现在以下几个方面:
一、锰酸锂体系,电池负极材料重要为石墨。
其克容量低,但压实密度高,总体能量密度与磷酸铁里相当;最大问题是较高温度工作时易溶解。要通过参杂和表面处理来改善其温度耐受性,其稳定性、安全性不如磷酸铁锂。
二、磷酸锰铁锂体系,负极为石墨。
材料成熟度低,电子电阻高,目前寿命较短,因为有铁锂和锰锂混合,所以平台电压有两段,做成组策略时要考虑SOC不一致的影响。
三、磷酸铁锂离子电池,负极为石墨
电压平台很平稳,能量发挥好,原材料储量大,经济性能较好。
同时几乎无没有热失控问题(热失控温度在800℃以上),材料体系非常安全。也因为电池材料特性安全性高,磷酸铁里电池可以做大容量单体电芯(高达几百安时),有利于系统的成组效率(按重量能量比计算,客车应用硬壳电池可以达到78%的成组效率)。
磷酸铁里已经广泛用于混合动力、纯电动客车以及电网和家庭储能系统,是目前新能源客车市场上用量最多的锂离子动力锂电池。
四、三元材料电池,多数使用镍钴锰混合作为正极材料,也有用镍钴铝作为正极材料的(如特斯拉所用松下电池),负极为石墨
能量密度高(目前NCM电性能做到200WH/kg以上,NCA则更高)、寿命特性优良,但热失控温度200℃以上,要在系统集成中多方面考虑如何控制热扩散,以满足其系统安全性要。也是因为安全性考虑,三元系材料一般不会做大容量单体电芯,三原材料电池多用于纯电动乘用车和非载客的商用车,目前是新能源乘用车用量上升最快的电池。