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三元锂离子电池为什么会成为动力电池的新星?

2022-06-13   点击量:247

三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂离子电池,三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整。


安全性是重中之重


王世虎说:关于锂离子电池的安全必须重视,三元锂离子电池的特点是能量密度大,电压更高,所以同样重量的电池组电池容量更大,车子跑的距离也就更远,速度也能更快。但是其弱点在于稳点性较差,假如内部短路或是正极材料遇水,都会有明火出现。所以一般18650电池都会有一层钢壳保护,由于特斯拉的电池组是由7000块左右的18650电池组合而成,所以,虽然特斯拉给电池组进行了全方位的保护,但是在极端的碰撞事故中,起火隐患还是有的。


磷酸铁锂离子电池则要稳定许多,电池板就算是穿刺、短路也不会爆炸燃烧,遭到350℃的高温也不会起火(三元锂离子电池在180-250℃就扛不住了)。所以在安全性能上,磷酸铁锂离子电池略胜一筹。


王世虎说:正因为三元锂材料有这样的安全隐患,所以厂商也在努力往抑制出现事故的方向走。根据三元锂材料容易热解的特性,安徽创合锂电在过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP)这几个环节上都会下不少的功夫。


创合锂电之所以关于安全性有信心,就是因为我们有一整套电池管理系统,能够将活性更高的三元锂离子电池管理地更好。当然,伴随着越来越多的电池公司、车企还有专业的电池管理公司在这个领域的不断研发,更多的公司也能做到优秀的电池管理,将安全性大大提升。


在这里,不得不说国家政策关于行业的指导性也是非常明确。2017年三月一日,中央四部委印发了《促进汽车动力锂电池产业发展行动方法》通知,明确指出了将提高电池比能量作为今后的重点发展目标之一。


以下三点为重点:


1.到2020年,锂离子动力锂电池单体比能量大于300Wh/kg;系统比能量争取达到260Wh/kg;成本小于1元/瓦时;使用环境达-30℃到55℃;具备3C充电能力。


2.到2025年,单体比能量达500Wh/kg。


3.力争实现单体电池350Wh/kg、系统260Wh/kg的锂离子电池产品产业化和整车应用。


事实上,正是由于这个发展方向,三元锂离子电池的春天才算是真正到来,因为磷酸铁锂在单体能量密度上可以突破的空间不大,而三元锂离子电池的潜力则还未充分挖掘出来。


有关电池寿命的问题


王世虎关于创合锂离子电池寿命做出详细解释:三元锂离子电池的理论寿命是2000次充放电循环,但在实际使用中,当进行900次的充放电循环后,电池容量就基本衰减到了55%。也就是说充满电只能跑原来里程的一半。但假如每次电池充放电都控制在0%-50%或者25%-75%的循环中工作,结合创合锂电优秀的电池管理系统,即使经过3000次的充放电循环,电池容量基本还能能够保持在70%左右。


而磷酸铁锂离子电池循环寿命也在2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次的循环性。不过,磷酸铁锂离子电池有一个致命的缺点,那就是低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明,一块容量为3500mAh的电池,假如在-10℃的环境中工作,经过不到100次的充放电循环,电量将急剧衰减至500mAh,基本就报废了。所以在北方,这种电池的工况实在是让人担忧的。王世虎关于磷酸铁锂的优劣总结。

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钜大特种电池工程研究院

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