鉅大LARGE | 點擊量:9879次 | 2018年05月20日
動力鋰電池種類有哪些
一、鋰電池按外型分:有方型鋰電(如常用的手機電池電芯)和柱形(如18650);
二、.鋰電池外包材料分:鋁殼鋰電池,鋼殼鋰電池,軟包電池;
三、.鋰電池從正負極材料(添加劑)分:沽酸鋰(LiCoO2)電池或錳酸鋰(LiMn2O4),磷酸鐵鋰電池,一次性二氧化錳鋰電池; 另一分:鋰離子LIB,聚合物PLB
四、.不同的性能用途方面分:
一次性---鋰錳電池--扣式3伏電池
高容量(高平臺)--用在手機數(shù)碼產(chǎn)品上
高倍率---用在電動車和電動工具上及飛機模型
高溫---礦燈,室上燈飾,機器內(nèi)置后備電源;
低溫---室外環(huán)境,北方(冬天)南極;
中國電動車行業(yè)車用電池中用鋰電池主流是三種鐵鋰,錳鋰,三元。
錳鋰 1.價格便宜。 2.低溫性能好,在零下負20度放電能有90%以上的效率。3.安全性能佳。
但他 1.高溫度性能差 2.循環(huán)壽命低(一般正常使用壽命大概在300到400次) 3. 克比容量低(112) 4.倍率放電差(如車子上坡和快速啟動時候,對該類電池影響很大)
三元 1.價格是三種材料最貴的 2.容量高(150.可以節(jié)省體積) 3.循環(huán)壽命佳(600到700次) 4.倍率放電佳
但他 1.安全性能是三個中最差的(特別是用鋼殼的) 2.目前中國電池行業(yè)對該材料的掌握還不成熟,用的不多.
鐵鋰 1.價格中 2.容量中(130) 3.循環(huán)壽命高(1500次左右) 4.高溫性能好 5.倍率放電好
但他 1.價格不便宜 2.低溫性能不好 3.在電動汽車上才能充分體現(xiàn)其優(yōu)越的性能(能6分鐘充滿電,能20倍放電)
工作原理
首先糾正一個概念,鋰電池按照正負極使用的材料不同,通常分兩大類 :
鋰金屬電池,也就是使用二氧化錳為正極材料,金屬鋰或其合金金屬為負極材料的電池;
鋰離子電池,使用鋰合金金屬氧化物為正極材料,石墨為負極材料電池。
鋰金屬電池其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電,所以不屬于二次電池。對于新能源汽車來講,我們平時說的鋰電池,就是指鋰離子電池。
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%
鋰離子電池主要由正極(含鋰化合物),負極(碳素材料),電解液,隔膜四個部分組成:
電池充電時,正極上鋰原子電離成鋰離子和電子(脫嵌),鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極,得到電子,被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中(插入);
電池放電時,嵌在負極碳層中的鋰原子,失去電子(脫插)成為鋰離子,通過電解液,又運動回正極(嵌入);
鋰電池的充放電過程,也就是鋰離子在正負極間不斷嵌入和脫嵌的過程,同時伴隨著等當量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多,充放電容量就越高。
分類
因正極材料不同,鋰離子電池主要分為:磷酸鐵鋰(LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰(NCA),負極材料主要采用石墨碳材料。
技術(shù)路線
基于上表,我們來理一理不同類型鋰電池在市場的應(yīng)用情況。
先說說鈷酸鋰,作為鋰電池的鼻祖,當然也可能是作為動力電池先試試水,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低,事實證明其并不適用作為動力電池。為了彌補這個缺點,特斯拉運用了號稱世界上最頂 尖的電池管理系統(tǒng)來保證電池的穩(wěn)定性。鈷酸鋰目前在3C領(lǐng)域的市場份額很大。
第二是錳酸鋰電池,主要最先由電池企業(yè)AESC提出,這個AESC來頭可不小,是日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司(NEC)的合資。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風(fēng),由于其價格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因為這種不溫不火的特性,其逐步被新的技術(shù)所替代。
接著是磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩(wěn)定好,壽命長,且具有成本優(yōu)勢,特別適用于需要經(jīng)常充放電的插電式混合動力汽車,但其缺點是能量密度一般。
最后是三元鋰電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達最高,但安全性相對較差。對于續(xù)航里程有要求的純電動汽車,其前景更廣,是目前動力電池主流方向。
下圖是今年7月特斯拉發(fā)布的MODEL 3,采用松下的21700型的三元(NCA)圓柱形的電池。
其實,動力電池市場上,存在著中日韓三國巨頭的技術(shù)路線之爭,它們都在招兵買馬,拓展疆土,搶奪山頭,上演著所謂的“三國演義”。
動力類鋰離子電池需要更多考慮可靠性和一致性,畢竟要長時間(至少5~10年)、惡劣環(huán)境(冬天低溫、夏天暴曬、雨雪)、大量電池串并聯(lián)配組使用??紤]可靠性和一致性,假設(shè)一輛汽車使用1000只動力電池,理想上,汽車廠家希望一個車型10萬輛車的規(guī)模下不要出問題,也就是理想上要求動力電池出問題(安全、存儲、循環(huán)等)的幾率要在一億分之一以下(當然對于最高端消費類電池而言,蘋果也對供應(yīng)商要求到了這個級別)??紤]到可靠性,動力類電池一般設(shè)計冗余更多,使用更厚的隔膜、箔材和外殼,因此能量密度也就大概是消費類電池的一半吧。
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