各種鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

我不是大拿，根據(jù)自己的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和研究來(lái)寫(xiě)的，只供參考。

以下只是針對(duì)民用市場(chǎng)，特種行業(yè)不懂也不敢妄為。

鋰鈷氧化物分離線(xiàn)

鋰鈷氧化物是商用鋰離子電池的第一個(gè)負(fù)極數(shù)據(jù)，早在90年代索尼就推出了第一款鋰鈷氧化物鋰離子電池。鋰鈷氧化物的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，循環(huán)功能好，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，熱穩(wěn)定性不好(簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是安全性不好)。鈷是一種不常見(jiàn)的金屬，沒(méi)有獨(dú)立的礦藏，重要在自然界中以伴生礦物的形式存在。非洲占世界鈷資源的70%以上。鈷的價(jià)格比較高，前兩年炒近70萬(wàn)元/噸(金屬價(jià)格，下同)，近年來(lái)跌了一些，也要30萬(wàn)左右。因此，如何降低鈷的用量是鋰離子電池負(fù)極數(shù)據(jù)非常重要的研究方向。

鋰離子電池的消費(fèi)市場(chǎng)基本上分為兩大塊:一塊是數(shù)碼3C，另一塊是動(dòng)力鋰電池，儲(chǔ)能基本上被歸類(lèi)為動(dòng)力這一塊。目前數(shù)字3C商城的重要正數(shù)據(jù)仍然是鋰鈷酸，因?yàn)殇団捤岱€(wěn)定性好，能量密度高。數(shù)碼類(lèi)電池能量小，即使安全幾乎沒(méi)有關(guān)系，燒了燒也沒(méi)什么大不了的。數(shù)字電池市場(chǎng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，基本上可以說(shuō)是一個(gè)股票市場(chǎng)，增值不大。然而，隨著5G購(gòu)物中心的發(fā)展，未來(lái)的數(shù)字電池購(gòu)物中心仍有發(fā)展的空間。

鎳酸鋰分界線(xiàn)

鎳酸鋰的優(yōu)勢(shì)是便宜，鎳的價(jià)格在10萬(wàn)元/噸左右，與鈷相比便宜得多，能量密度也不差。但其致命的缺點(diǎn)是，在制備過(guò)程中，陽(yáng)離子重排會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，特別是在濕度(露點(diǎn))控制不好的情況下，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的充氣甚至安全問(wèn)題。所以基本上，沒(méi)有商用的鋰離子電池是以鎳酸鋰為正極的。

錳酸鋰分界線(xiàn)

錳酸鋰的優(yōu)勢(shì)是比較便宜，錳的價(jià)格只有1萬(wàn)多/噸，相關(guān)于鈷和鎳是非常便宜的。錳酸鋰的能量密度很好，安全性能沒(méi)有問(wèn)題，但致命的問(wèn)題是循環(huán)性能極差。其原因是錳在充放電過(guò)程中，其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)受到j(luò)ahn-teller效應(yīng)的影響，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形和坍塌，錳離子會(huì)逐漸溶解在電解液中。使用錳酸鋰的鋰離子電池的循環(huán)壽命大約為300-400周，而鈷酸鋰離子電池的循環(huán)壽命為數(shù)千周。因此，現(xiàn)在錳酸鋰離子電池都是小批量生產(chǎn)，一般來(lái)說(shuō)，一些低端的使用市場(chǎng)(如電動(dòng)工具等)，對(duì)這種電池的使用壽命要求不高。

三元數(shù)據(jù)分割線(xiàn)

說(shuō)了這三種過(guò)渡金屬化合物的正極數(shù)據(jù)，讓我們來(lái)看看它們的組合，這三種正極。所謂三元，是由鎳、鈷、錳三種元素組合而成，重要目的是減少鈷的使用，節(jié)約資金。三元組的能量密度較高，循環(huán)壽命和鈷酸鋰接近或優(yōu)于鈷酸鋰，熱穩(wěn)定性好，優(yōu)于鈷酸鋰，只能這么說(shuō)……正因?yàn)樗羞@么多的優(yōu)點(diǎn)，成本相對(duì)較低，所以是近年來(lái)鋰離子電池動(dòng)力數(shù)據(jù)的主力。

磷酸鐵鋰分界線(xiàn)

首先，結(jié)論:磷酸鐵鋰是未來(lái)幾年動(dòng)力離子電池市場(chǎng)的一匹黑馬!(個(gè)人意見(jiàn)，輕噴!)磷酸鐵鋰是古德諾先生對(duì)鋰電的偉大貢獻(xiàn)之一，因?yàn)殍F和磷是很常見(jiàn)的，很便宜的材料，磷酸鐵鋰有很好的循環(huán)壽命，運(yùn)行2000次循環(huán)很好，3000周并不是一個(gè)夢(mèng)想。更重要的是，它的安全性能還不錯(cuò)，就像3元電池做針灸實(shí)驗(yàn)相同，基本上扎一燒一，磷酸鐵鋰離子電池針灸失敗的概率要小得多。但這類(lèi)數(shù)據(jù)在電力市場(chǎng)上的使用還不到三元，它也有致命的缺點(diǎn)。在我看來(lái)，只有兩點(diǎn)，一是低能量密度，這重要取決于它的電壓通道(有關(guān)什么是電壓通道，請(qǐng)參考物理化學(xué)中電化學(xué)熱力學(xué)的內(nèi)容)。一般情況下，三元電池的電壓通道約為3.7v，磷酸鐵鋰約為3.2v，能量輸出略低;其次，其低溫功能范圍，一旦使用低于0度，可能無(wú)法正常充放電。當(dāng)然,第二個(gè)問(wèn)題可以處理技術(shù),在電池組+加熱系統(tǒng),當(dāng)電池充電和放電加熱第一次,但這一次是新增成本,第二個(gè)目的是為了新增能源消耗,雖然不是說(shuō)小事聰明大事聰明,但簡(jiǎn)而言之。

動(dòng)力鋰離子電池一直以來(lái)都是商城的政策，也就是說(shuō)，這個(gè)商城實(shí)際上不是由個(gè)人的購(gòu)買(mǎi)意愿構(gòu)成的，二是國(guó)家政策在推動(dòng)。幾年前汽車(chē)公司騙補(bǔ)的那么多，反過(guò)來(lái)說(shuō)明假如沒(méi)有補(bǔ)貼，其實(shí)大家都是玩不下去的，所以國(guó)家政策在動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的用途是決定性的。國(guó)家援助標(biāo)準(zhǔn)的變化表明，在過(guò)去幾年里，對(duì)能源密度和范圍的強(qiáng)調(diào)每年都在新增。磷酸亞鐵鋰在這個(gè)營(yíng)地路由,能量密度由于電池組(系統(tǒng))水平,磷酸鐵鋰離子電池的能量密度只有100wh/公斤,遠(yuǎn)低于最低標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)貼150wh/公斤,這導(dǎo)致很多制造商和動(dòng)力鋰電池公司工作,不敢使用磷酸亞鐵鋰,幾年前因?yàn)樗昧瞬坏浇蛸N。所以在過(guò)去的幾年里，磷酸鐵鋰離子電池只能在一些邊緣的購(gòu)物中心使用，比如儲(chǔ)能，或者一些沒(méi)有補(bǔ)貼的購(gòu)物中心，比如國(guó)際購(gòu)物中心。

但在過(guò)去一年左右的時(shí)間里，我國(guó)的發(fā)展方向發(fā)生了戲劇性的變化，或許從以前強(qiáng)調(diào)的能源密度，轉(zhuǎn)向了更全面的功能，比如是否應(yīng)該將安全納入這些目標(biāo)，目前也在對(duì)這些目標(biāo)進(jìn)行審查。再加上補(bǔ)貼的持續(xù)下降，明年甚至可能取消(本來(lái)是今年，但可能會(huì)被疫情推遲)，磷酸鐵鋰的成本和安全優(yōu)勢(shì)變得明顯。

另一個(gè)因素，更確切地說(shuō)，是領(lǐng)頭羊，是特斯拉進(jìn)入我國(guó)選擇了CATL的鋰鐵磷酸鹽電池。特斯拉是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的標(biāo)桿，我想幾乎沒(méi)有人會(huì)否認(rèn)這一點(diǎn)。它可以選擇磷酸鐵鋰而不是三元電池，可以明確職業(yè)發(fā)展的方向。當(dāng)然，我并不是說(shuō)三元電池會(huì)在幾分鐘內(nèi)消失，但是磷酸鐵鋰市場(chǎng)份額的上升已經(jīng)是板上釘釘?shù)氖铝恕Ｊ袌?chǎng)反應(yīng)總是比政策和風(fēng)慢，所以在未來(lái)一兩年可能會(huì)有大量的磷酸鐵鋰電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入市場(chǎng)。順便說(shuō)一句，比亞迪會(huì)笑死的。

鈦酸鋰的分界線(xiàn)

上述比亞迪，不得不說(shuō)在珠江口對(duì)面的另一家公司珠海銀龍。新能源公司是我國(guó)最大的(或許也是唯一的)鈦酸鋰離子電池供應(yīng)商。與上述不同，鈦酸鋰用作負(fù)極。鈦酸鋰的優(yōu)點(diǎn)是在充放電循環(huán)過(guò)程中，體積變化率很小，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，循環(huán)壽命超級(jí)好。但是，相似，也是這一優(yōu)勢(shì)…

鈦的價(jià)格并不便宜，這導(dǎo)致其推廣有必然的阻礙。此外，鈦酸鋰作為負(fù)極材料，其電壓過(guò)高，導(dǎo)致整個(gè)電池的電壓通道過(guò)低，能量輸出過(guò)低。最后，雖然在循環(huán)過(guò)程中，鈦酸鋰的體積變化不大，但會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體，導(dǎo)致電池膨脹。銀龍聲稱(chēng)，氣體生產(chǎn)的問(wèn)題是通過(guò)納米級(jí)技術(shù)來(lái)解決的，很難在生產(chǎn)中使用，任何曾經(jīng)從事過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)生產(chǎn)的人都了解這一點(diǎn)。所以整個(gè)鈦酸鋰產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目其實(shí)是個(gè)騙局，當(dāng)行業(yè)介紹普遍不樂(lè)觀(guān)時(shí)，只能哄董小姐這一套。