三元锂离子动力电池和磷酸铁锂离子电池哪个要更适合电动汽车

2022-02-18      840 次浏览

磷酸铁锂耐过充过放,短时过放到0都能恢复80%以上。锂离子过放到2.6V时就会产生不可逆损坏。


磷酸铁锂耐过充到100%都不会起火爆炸。锂离子超过4.35V就会析气鼓胀。


磷酸铁锂穿刺不起火不爆炸。锂离子会。(现在相对安全一点)


磷酸铁锂耐高温,200多度恢复后还能用。锂离子不行。


磷酸铁锂能大电流放电,10C20C以上都可以,锂离子只能3~5C放电


以上来说,磷酸铁锂是锂电池中最安全的。


但是,磷酸铁锂能量密度不如锂离子电池大。电压也相对低一些。由于它的大放电特性,主要用动力电源方面,如电动车,航模等。而锂离子容量大,主要用于民用消费领域。所以看要用在什么方面上就选择的不同的电池


锂离子电池经过30年的发展,比能量、比功率等性能有较大的提高,已成功应用于汽车上。受电池比能量限制,纯电动汽车续航里程有限,是制约发展的瓶颈,国外汽车厂近期规划以开发混合动力汽车为主。目前应用于锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料等材料,目前使用的功率型电池正极主要选用磷酸铁锂和三元两种材料。


锂离子电池经过30年的发展,比能量、比功率等性能有较大的提高,已成功应用于汽车上。受电池比能量限制,纯电动汽车续航里程有限,是制约发展的瓶颈,国外汽车厂近期规划以开发混合动力汽车为主。目前应用于锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料等材料,目前使用的功率型电池正极主要选用磷酸铁锂和三元两种材料。


2017年新能源汽车补贴政策开始退坡,但依然阻挡不住锂电企业的扩产脚步。动力电池作为新能源汽车的动力之源,与续航、安全、充放电、市场等一切使用都有着紧密的联系。


在动力电池中,现在应用到新能源汽车的主要是磷酸铁锂电池三元锂电池,二者之间最大的区别就在于能量密度和安全性,能量密度的大小关乎到汽车的续航能力,而安全性主要体现在材料在高温下会发生分解,这两点都是消费者选购新能源汽车时最关注的问题,也是目前业内对这两种电池争议最多的地方。


磷酸铁锂电池的能量密度远不及三元锂电池,但其安全性普遍被认为要好于三元锂。先说说能量密度,目前,新能源汽车的补贴标准视电池系统的能量密度而定,其具体政策就是,当电池系统能量密度超过120Wh/kg,就可以享受1.1倍的补贴,介于90Wh/kg和120Wh/kg之间只能享受1倍补贴。


据了解,目前市面上的磷酸铁锂电池经过改进要达到90Wh/kg的难度不大,但要做到120Wh/kg的企业寥寥无几。比亚迪一直专注于磷酸铁锂电池电池,在这块的技术上处于国内领先水平,此前有传闻比亚迪研发出高能量密度的磷酸铁锂电池,能力密度可以达到150Wh/kg,这个水平与三元锂电池几乎相当。传闻是否属实先暂不讨论,但作为行业龙头的比亚迪尚且只能做到这样的水平,就可以看出使用磷酸铁锂电池要想拿到1.1倍补贴的难度不小,但这个难题对于三元锂电池来说却是轻而易举就能达到。


另外从几家动力电池2017年的产能规划可以看出,对于三元锂电池的产能扩张也尤其明显,就连比亚迪这样过往一根筋钟爱磷酸铁锂电池的企业,在2017年都维持磷酸铁锂产能不变,转头扩张三元锂电池。


安全性对比


除了在供给端三元锂电池有所扩产之外,在需求端也一并放大。刚刚说到的能量密度要求是三元锂电池的需求端放大的一个动力,另一个则来自于三元锂电池在2017年将正式解禁客车使用。这里就涉及到三元锂电池和磷酸铁锂电池优劣性上的第二个争议点—“安全性”。


三元锂电池由于在200度左右会发生分解(磷酸铁锂则需要温度高达700度),并且分解后会产生更加剧烈的化学反应,因此在汽车碰撞时更容易着火,这也是三元锂电池普遍被认为不安全的地方,正是因为这个原因三元锂电池此前被暂停使用在客车上。


然而,安全性的好坏其实更取决于整个动力电池系统,尤其是电池管理系统(BMS),合格的BMS都可以在发生意外时切断电源避免着火,并不能仅因为三元锂材料容易热解就认为三元锂电池不安全。随着三元锂电池安全性重新被评估,客车将解禁三元锂电池,这无疑又释放了很大一块市场。


温度影响


我国幅员辽阔,气候复杂,从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例,作为电动汽车的主力市场,北京夏季最高温度在40℃左右,而冬季则基本保持在零下16℃左右,甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。更何况,三元锂电池耐高温方面与磷酸铁锂相比,差距并不大。


三元PK磷酸铁锂的结果一看便知


我们了解到,目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。


从表中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在10C以下充电时,恒流比无明显差距,10C以上倍率充电时,磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低。


结论:磷酸铁锂与三元的市场之争,至目前虽然还没有一个明确的定论,并且电池技术日新月异,不久的将来迎来革命性的变化也在意料之中,但笔者认为,技术已经成熟的三元电池,凭借其能量密度高且仍有较大提升空间、不逊色的安全性、耐低温、高充电效率等特性,将会在新的市场中站稳脚跟。


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