坚持使用磷酸铁锂离子电池

2022-08-04      698 次浏览

磷酸铁锂电池在高温下的稳定性,可达390℃以上,保证了电池内在的高安全性,不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧,可以轻松通过针剌实验。这一安全性特点,对中国还处于幼稚期的新能源汽车产业来说,是最合适的。


四、从中国新能源汽车使用对象的消费特点和习惯来看,三元锂电并不适合做中国新能源汽车动力电池。


特斯拉被称为“富人的玩具”,装配电池容量设计续航里程为400KM,但大多时候,实际运行也就200KM左右,属浅充浅放,因而循环寿命有所保障。但中国新能源汽车大多用于公交、政府公务、专用车和居民乘用车,其使用特点是,每天大多有固定线路和频次要求,属深充深放,三元锂电在DOD95%以上的条件下,容量衰减速度很快,循环寿命仅为磷酸铁锂电池的一半不到。


新能源汽车平均使用8年以上,动力锂电池如果处于深充深放的条件下,维持80%以上的容量,三元锂电使用寿命将不到三年,而磷酸铁锂电池基本可以满足8年的使用要求。


在目前国家相关补贴政策的条件下,首次购买新能源汽车有政府相应补贴,但二次采购电池并无补贴。三元锂电池在新能源汽车使用周期内,需要更换两次电池,将极大增加使用者的经济负担,而不会为终端使用者所接受。


如果三元锂电要获得与磷酸铁锂一样的使用寿命,其只能浅充浅放,需增加至少50%以上的电池容量。如此,其能量密度较高的优势将丧失,体积将比同性能磷酸铁锂电池大,电池重量也会更重,其价格更是远高于磷酸铁锂电池。


2011年5月,装配了韩国LG化学三元动力锂电池的美国通用最经典混合动力汽车沃蓝达,在美国进行碰撞测试。第二次测试发生了浓烟和明火,第三次测试七天后发生了自燃,因此受到美国国家公路交通安全管理局NHTSA的调查,加上投入市场仅一年的近6000台沃蓝达,因批量出现电池容量衰减至80%以下而大量召回。LG化学作为全球三元锂电的领导者,其生产的三元锂电的安全性和容量保持率尚且如此,正说明了三元锂电事实上并不适合装配于新能源汽车。


五、磷酸铁锂电池将最适合未来电动车的发展。


可以预见的是,未来纯电动乘用车、专用车的发展,将具有如下特点:一是形成三类车型,即1.3吨以下,1.3~1.7吨和1.7吨以上。对应每度电,分别实现续航里程10KM、8KM和6KM,对应装配电池重量,也分别为300KG、500KG和800KG左右。二是所有电池都装配直流快充和交流慢充两类充电方式。三是无论车身还是底盘都将使用新材料,走轻型化复合材料路线,如铝合金、碳纤维复合材料等。


因而,中国未来电动车的发展,对动力电池要求其能量密度高一点低一点都不再是主要问题,因为整车从安全性、重心稳定性设计,需要保持一定的重量。车身和底盘轻一点,电池重一点,将是一种全新的汽车系统设计---车身和底盘进行轻量化设计,磷酸铁锂电池组进行配套设计,来保证车身重量和车身重心稳定。


新能源汽车能否大规模普及推广的关键,是使用安全、性能稳定可靠和成本低廉,只有如此,才能为市场所接受和大众所喜欢。


磷酸铁锂电池,能保证组合能量密度达到100~120WH/KG,加上其最好的安全性和可预见的经济性,必将是中国新能源汽车动力电池发展的最佳选择。


我们只有不怀疑、不懈怠和不折腾,相信二十年后,中国的新能源汽车已是大行其道,而其心脏一定是磷酸铁锂动力电池


磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。


安全性能的改善


磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。有报告指出,实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象,但未出现一例爆炸事件,而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电,发现依然有爆炸现象。虽然如此,其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池,已大有改善。


寿命的改善


磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。


长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500次


磷酸铁锂电池


而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂电池在同样条件下使用,理论寿命将达到7~8年。综合考虑,性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电,在专用充电器下,1.5C充电40分钟内即可使电池充满,起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。


高温性能好


磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--+75C),有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。


大容量


具有比普通电池(铅酸等)更大的容量。5AH-1000AH(单体)


无记忆效应


可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。


重量轻


同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量是铅酸电池的1/3。


环保


该电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属),无毒(SGS认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看好,主要是环保考量,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO,中国电动自行车的出口量将迅速增大,而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。


但有专家表示,铅酸电池造成的环境污染,主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理,锂电池属于新能源行业不错,但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质,所以有可能会产生两种污染:一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。


磷酸铁锂电池也有其缺点:例如低温性能差,正极材料振实密度小,等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池,因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性问题。


动力电池的对比


目前最有希望应用于动力型锂离子电池的正极材料主要有改性锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钴锰酸锂(Li(Ni,Co,Mn)O2)三元材料。镍钴锰酸锂三元材料由于钴的资源缺乏与镍、钴成高和价格波动大等原因,普遍认为很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流,但可以与尖晶石锰酸锂在一定范围内混合使用。


行业应用


涂碳铝箔为锂电产业带来技术革新和产业提升


提升锂电产品性能,改善放电倍率[1]


随着国内电池厂商对电池性能要求的日益提高,国内普遍认同新能源电池材料:导电材料&导电涂层铝箔/铜箔。


其优势在于:在处理电池材料的时候,常拥有高倍率充放电性能好,较大比容量,但循环稳定性较差,衰减较为严重等原因,不得不做取舍放弃。


产品应用,高尔夫球包车电池组中中


产品应用,高尔夫球包车电池组中中


这是个神奇的涂层,将电池的性能提高,带入新纪元。


导电涂层是由分散好的纳米导电石墨包覆颗粒等所组成。它能提供极佳的静态导电性能,是一层保护能量吸收层。它也能提供好的遮盖防护性能。涂层有水性的和溶剂性的,能应用在铝片,铜片,不锈钢,铝和钛双极板上。


涂碳涂层对锂电池的性能带来以下提升


1.降低电池内阻,抑制充放电循环过程中的动态内阻增幅;


2.显著提高电池组的一致性,降低电池组成本;


3.提高活性材料和集流体的粘接附着力,降低极片制造成本;


4.减小极化,提高倍率性能,减低热效应;


5.防止电解液对集流体的腐蚀;


6.综合因子进而延长电池使用寿命。


7.涂层厚度:常规单面厚1~3μm。


日本和韩国近几年主要开发以改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料为正极材料的动力型锂离子电池,如丰田和松下合资成立的PanasonicEV能源公司、日立、索尼、新神户电机、NEC、三洋电机、三星以及LG等。美国主要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力型锂离子电池,如A123系统公司、Valence公司,但美国的主要汽车厂家在其PHEV与EV中却选择锰基正极材料体系动力型锂离子电池,并且据说美国A123公司在考虑进军锰酸锂材料领域,而德国等欧洲国家主要采取和其它国家电池公司合作的方式发展电动汽车,如戴姆勒奔驰和法国Saft联盟、德国大众与日本三洋协议合作等。目前德国的大众汽车和法国的雷诺汽车在本国政府的支持下也正在研发和生产动力型锂离子电池。

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