鉅大LARGE | 點擊量:793次 | 2022年10月21日
什么是磷酸鐵鋰電池?電動汽車中磷酸鐵鋰電池前景如何?
1.電動汽車為何還要用它?
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的興起,讓數(shù)量龐大的廠商之間的競爭也越來越激烈,很多廠家在電池的選擇上有著不同,目前大家采用的鋰離子電池,其實鋰離子電池只是一個統(tǒng)稱,假如按照其正極材料等進行細分的話,還會有鈷酸鋰、錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。目前市面使用三元鋰離子電池的廠家更多,但也有一些廠家選擇錳酸鋰以和磷酸鐵鋰,
鋰離子電池內(nèi)部重要由正極、負極電解質(zhì)和隔膜組成,鋰離子電池的正、負極及電解質(zhì)根據(jù)所使用材料的不同,會使電池有著不同的性能表現(xiàn)以及不同的名稱。目前市面上比較常見的鋰離子電池分為鈷酸鋰(LiCoO2)和錳酸鋰(LiMn2O4),以及本篇文章中的主角--磷酸鐵鋰(LiFePO4)。
磷酸鐵鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)
磷酸鐵鋰離子電池工作原理
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
作為鋰離子電池的一種,磷酸鐵鋰重要用途就是動力系統(tǒng)領(lǐng)域,比如電動汽車、特種航天、電動工具以及UPS,由于其有著出色的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性能以及較長的使用壽命,所以更加適合用在動力系統(tǒng)領(lǐng)域中使用。
2.磷酸鐵鋰離子電池優(yōu)勢
相比鈷酸鋰和錳酸鋰離子電池來說,磷酸鐵鋰離子電池至少具有以下五大優(yōu)點:更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。
更高的安全性
燃燒中的鋰離子電池
磷酸鐵力完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題,表現(xiàn)在磷酸根化學(xué)鍵的結(jié)合力比傳統(tǒng)的過度金屬氧化物結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵強,所以結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,并且不易釋放氧氣。更長的使用壽命
目前市面上電動汽車電源內(nèi)部所使用的鋰電芯,循環(huán)使用壽命基本在500次-800次左右,而磷酸鐵鋰離子電池則有著至少2000次以上的使用壽命,并且其容量還能維持在80%以上。所以假如電動汽車電源內(nèi)部儲電單元為磷酸鐵鋰的產(chǎn)品,有著絕對的正常使用壽命優(yōu)勢。
不含任何重金屬和稀有金屬
磷酸鐵鋰正極材料
磷酸鐵鋰離子電池正極材料中不含貴重金屬和稀有金屬,所以更加環(huán)保,能夠有效減少環(huán)境的污染。另外,廣泛的材料來源也讓其材料成本更低,在價格上更優(yōu)優(yōu)勢。
磷酸鐵鋰放電曲線
在充電速度上,磷酸鐵鋰同樣有著更大的優(yōu)勢,支持快充的特性讓其可支持至少2C的充電速度(C為充電參數(shù),比如容量為1000mAh的電芯,2C電流即為1000mA×2=2000mA),能夠大幅度縮短充電時間。
各溫度下放電曲線
相比其他鋰離子電池來說,磷酸鐵鋰離子電池有著更大的工作溫度范圍,在-20C至+75C下均可正常工作,一些具有耐高溫特性的磷酸鐵鋰離子電池還可以在350C至500C范圍內(nèi)正常工作,相比錳酸鋰和鈷酸鋰的200C極限值有著更多的優(yōu)勢。
所以,相比鈷酸鋰和錳酸鋰離子電池來說,磷酸鐵鋰最為明顯的優(yōu)勢就是極高的安全系數(shù)、支持快速充電(大電流充電)和更寬廣的工作溫度范圍。可以讓消費者不必再為鋰離子電池的安全問題而擔(dān)心的同時,也能夠在更加惡劣的環(huán)境中正常使用。不過,相比目前使用廣泛的鈷酸鋰和錳酸鋰離子電池來說,磷酸鐵鋰也存在著一些不足。
3.磷酸鐵鋰離子電池劣勢
在簡單介紹完磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)點之后,再來讓我們看看目前存在的一些不足。重要分為振實密度低、存在一致性問題和較高的制作成本三方面。
振實密度低
磷酸鐵鋰離子電池
關(guān)于鋰離子電池來說,振實密度的大小能夠決定在相同容量下電池的體積大小,而較低的振實密度是目前磷酸鐵鋰離子電池要亟待解決的一個缺點。相比鈷酸鋰和錳酸鋰來說,相同容量的磷酸鐵鋰離子電池體積則要更大,這也就是為何磷酸鐵鋰離子電池沒有在手機電池等領(lǐng)域興起的一個原因。雖然磷酸鐵鋰離子電池相比鈷酸鋰和錳酸鋰離子電池來說,在壽命上有著絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。不過在電池組模式下時,其壽命會大幅降低。因為電池組是由大量單體電池通過串并的方式連接到一起的,假如整個電池組中有一個電池出現(xiàn)故障,那么更換則非常麻煩,這也就是為何目前電動汽車內(nèi)電池組標(biāo)稱的循環(huán)壽命同樣為500次的原因。
4.巡航、充電是消費者選擇的關(guān)鍵
磷酸鐵鋰離子電池電池,代表車型就是比亞迪的一部分車。
特斯拉是三元鋰離子電池代表車型
優(yōu)勢
磷酸鐵鋰離子電池電池的安全性目前認(rèn)為要高于三元鋰離子電池,三元鋰離子電池,當(dāng)自身溫度為250-350℃時,內(nèi)部化學(xué)成分就開始分解,而磷酸鐵鋰離子電池當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時,其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解。
騰勢是磷酸鐵鋰離子電池代表車型
劣勢
就是相對而言,能量密度更低。簡單來說,同樣重量的電池,三元鋰離子電池可以供應(yīng)更遠的續(xù)航。
電動汽車如何選擇電池,還是要更具廠商自己的規(guī)劃及需求進行,但最終都要保證車輛在使用過程中不能出現(xiàn)種種問題。這對電動汽車的前景才會更好,同時現(xiàn)在購買電動汽車的消費者關(guān)注最多的還是續(xù)航、充電等相關(guān)問題,消費者了解了相關(guān)知識就可以更好的選擇車輛了。
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