电动汽车锂电池寿命可以用过多久

2018-05-08      2995 次浏览

         在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。3、材料的制备成本与电的制造成本较高,电池成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li,Fe与P很丰富,成本也较低,但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低,即使去掉前期的研发成本,该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本,会使得最终单位储能电量的成本较高。4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。但磷酸铁锂晶体中的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。此外,磷酸铁锂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,无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。2015年以来,全国已有8起纯电动客车、混合动力客车发生自燃事故,电池安全问题又一次被推向风口浪尖。在现有已经报告的电池安全事故中,原因有很多种:有电池漏液的、有电池短路的、有过充的等等各种因素所导致的。电池安全不应该只针对磷酸铁锂或三元电池种类进行讨论,特斯拉用的是钴酸铝,从材料角度评价其安全特性比目前国内许多厂家生产的三元电池差,但是特斯拉从电池PACK层面来保证电池系统的安全使用,事实证明也是可以的,因此安全是要从多个维度进行评价,从整车系统使作角度可以认为保证PACK级别的安全比关注电池本身的材料体系安全更为合理客观。从产业引导方面看,应该鼓励先进技术的应用,只有具备更好功率密度特性和能量密度特性的性价比更好的电池的出现才能够更好支撑新能源汽车产业的发展。要提升鋰離子電池的能量密度,有以下方法:1.提高正極活性物質的比例:鋰離子做為能量載體,鋰離子才能穿越隔離膜到負極參與反應,可是鋰離子在正極的比例小於1%,其餘都是鋰氧化物,因此必須提高正極活性物質的比例。2.提高負極活性物質的比例:為了因應正極鋰離子濃度提高的情況,以避免不可逆的化學反應反造成能量密度衰減。3.提高正極材料的反應活性:增加正極鋰離子參與負極化學反應的比例,然而正極活性物質的比例有上限,因此研究新的正極材料是提高材料反應活性的方法。4.提高負極材料的反應活性:這不是主要的解決方法,但可解少負極材料的質量,負極多為石墨,可將其改為新的負極材料或奈米碳管等以提升活反應效率。5.其他部分的減重以獲提升效率。至於,充放電速率的提升方法為:1.提高正負極離子的擴散能力:正負極活性材料都盡量薄,且在活性物質的內部具有足夠且均勻的孔隙,以利離子通過。2.提高電解質離子導電率:以加快鋰離子在正負極之間往來的速度。3.降低電池內阻。各类锂电池影响寿命的因素大同小异。最后,有两点提供各位去思考。第一,消费者的需求是永无止境的,最好把大家当傻瓜,只要给我们最好的电池就对了;第二,电池还是要先从改善「正极材料」去思维,追根究底还是在「界面」的最佳解决方案。


  天天用电动车的你,知道电动车锂电池的寿命大概多长吗?锂离子电池只能充放电500次的说法对嘛?相信绝大部分消费者都听说过,锂电池的寿命是“500次”,500次充放电,超过这个次数,电池就“寿终正寝”了,许多朋友为了能够延长电池的寿命,每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电,这样对电池的寿命真的有延长作用吗?答案是否定的。锂电池的寿命是“500次”,指的不是充电的次数,而是一个充放电的周期。


  一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空,再由空充到满的过程,这并不等同于充一次电。比如说,一块锂电在第一天只用了一半的电量,然后又为它充电慢电。如果第二天还如此,即用一半就充,总共两次充电下来,这只能算作一个充电周期,而不是两个。因此,通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期,电池容量就会减少一点。不过,这个电量较少幅度非常小,高品质的电池充过多次周期后,仍然会保留原始容量的80%,很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然,锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。而所谓500次,是指厂商在恒定的放电深度实现了625次左右的可充次数,达到了500个充电周期。由于实际生活的各种影响,特别是充电时的放电深度不是恒定的,所以“500个充电周期”只能作为参考电池寿命。


  普通的电子产品上的锂离子电池使用寿命大概是5到20年,平均为8年,而以现在的技术水平,锂离子电池在电动汽车上的使用寿命只有大约3-5年。当电动汽车上的电池容量衰减到初始容量的80%以下时,电动汽车的续驶里程将会明显减少,当电池容量衰减到70%以下时,就必须要更换电池了。对于目前的很多纯电动汽车来说,电池的成本大约占汽车总成本的40%左右,也就是说,更换电池就相当于换了小半个车。之所以电动汽车电池寿命较短,原因无外乎是工作环境影响和大规模充放电所致。工作环境方面,电动汽车电池在高温或低温状态下工作都会对锂电池寿命产生影响,这种影响一般人为不可控制,毕竟开车的外部环境给予人的选择性较低。


  澳大利亚联邦科学与工业研究组织发表研究报告称,一种简单的方法用来延长充电锂电池的寿命,该机构将这种方式命名为“盐浴”。根据研究人员介绍,他们所用的材料是一种离子液,这种离子液也称常温熔盐,是一种透明、无色、无味、且阻燃的独特液体,这些材料可以在电极表面形成一层保护膜,使电池在使用时保持稳定。处理电池的过程和原理为,在电池组装前,将锂金属电极浸没在含有离子液和锂盐的混合电解液中,经过这种处理后,不但能延长电池的寿命,而且可以将电池的续航时间延长,性能和安全性也能得到一定的增强。


  阶段各个厂商尝试研发的电动汽车所载电池基本都是蓄电池(锂离子电池为主)和燃料电池,燃料电池由于研发成本和维护费用过高(燃料电池的维护成本大概是蓄电池的三到四倍左右),不太适合现阶段的电动汽车发展。所以暂且不提,单说现在普遍使用的锂电池。


  普通的电子产品上的锂离子电池使用寿命大概是5到20年,平均为8年,而以现在的技术水平,锂离子电池在电动汽车上的使用寿命只有大约3-5年。当电动汽车上的电池容量衰减到初始容量的80%以下时,电动汽车的续驶里程将会明显减少,当电池容量衰减到70%以下时,就必须要更换电池了。对于目前的很多纯电动汽车来说,电池的成本大约占汽车总成本的40%左右,也就是说,更换电池就相当于换了小半个车。


  之所以电动汽车电池寿命较短,原因无外乎是工作环境影响和大规模充放电所致。


  工作环境方面,电动汽车电池在高温或低温状态下工作都会对锂电池寿命产生影响,这种影响一般人为不可控制,毕竟开车的外部环境给予人的选择性较低。


  电动汽车锂电池寿命:充电


  充放电方面,目前电动车的充电方式基本为两种——家用充电桩和充电桩快充。以目前世界上名声最好的电动车特斯拉为例,特斯拉的超级充电,20分钟可以为车充一半的电量,充电峰值最高可达每小时500多公里的充电速度,充电功率最高有120千瓦。


  这种充电对于电池的寿命影响还是不小的,衰退据国外统计的特斯拉的电池衰退效率为“1万公里衰退1%左右”,如果长期使用“快充”衰退效率会更快,并且包括特斯拉在内的大部分电动车厂对于电池的衰退都是不算在质保里程之内的,所以电池寿命对车的影响足够引起用户重视。


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