尽管国内对新能源汽车的补贴政策已经开始退坡,但逐渐丰富的基础设施和愈发丰富的可选车型也让消费者们开始接受新能源汽车的普及。除了作为限购地区无法购买燃油汽车的替代解决方案之外,新能源汽车也有许多得天独厚的优势。安静的驾驶环境、清洁的能源类型和低廉的用车成本,甚至包括起步时瞬间输出的超大扭矩,都能让身边不少开燃油汽车的朋友羡慕不已。
而作为电动汽车动力之源的电池,自然是最为重要的零部件之一。电动汽车的续航、充放电等一切使用也都与电池的性能有着千丝万缕的联系。目前国内的动力电池主要分为两个派系,根据正极材料的不同分为磷酸铁锂派和三元材料派。虽然两者均属于二次电池,都可以反复进行充放电使用,但由于材料的差异,在最终反映到使用层面的性能还是有比较大的差别。
“ 02 磷酸铁锂电池,是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池,单体额定电压为3.2V,充电截止电压为3.6V~3.65V。 充电过程中,磷酸铁锂中的部分锂离子脱出,经电解质传递到负极,嵌入负极碳材料;同时从正极释放出电子,自外电路到达负极,维持化学反应的平衡。放电过程中,锂离子自负极脱出,经电解质到达正极,同时负极释放电子,自外电路到达正极,为外界提供能量。 磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。 三元聚合物锂电池,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,但是电压太低,用在手机上(手机截止电压一般在3.0V左右)会有明显的容量不足的感觉。 与磷酸铁锂不同,三元锂电池具有高电压平台,这意味着在相同体积或重量下,三元锂电池具有更大的比能量和比功率。此外,三元锂电池在高倍率充电和耐低温方面也有很大优势。 “ 03 为什么三元锂电池更适合家用电动汽车? 三元锂电池低温放电性能更好 中国幅员辽阔,气候复杂。从最北端的东北三省到最南端的海南群岛,气温变化十分丰富。以北京为例。作为电动汽车的主要市场,北京夏季最高气温在40°C左右,而冬季则基本保持在-16°C甚至更低。这样的温度范围显然适合低温性能更好的三元锂电池。所以,注重高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬天会显得有些乏力。 “相对25℃容量”是指不同温度条件下的放电容量与25℃时的放电容量之比。该值可以准确反映不同温度条件下电池寿命的衰减情况。越接近100%,电池性能越好。以25°C为参考室温,在55°C的高温和25°的常温下放电时,两种电池的放电容量几乎相同。但在负20°C时,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比优势明显。 三元锂电池有更高的能量密度 据国内领先的三元材料18650圆柱电池企业比克电池提供的信息,其18650电池的能量密度已达到232Wh/kg,未来将进一步提升至293Wh/kg。相比之下,目前国内主流磷酸铁锂电池的能量密度仅为150Wh/kg左右。据国内电池行业专家分析,未来几年磷酸铁锂电池的能量密度可以达到300Wh/kg,希望非常渺茫。 与笨重的电动公交车不同,对于家用电动车来说,空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池占用车内空间较多,而且由于质量较重,使用过程中的放电寿命也会受到很大影响。相对而言,能量密度更高的三元锂电池不仅解决了重量问题,也为家用车节省了空间。 三元锂电池循环寿命可以保证 对于家用车来说,三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命远远超过了实际用户的使用习惯,让您在使用寿命上放心。以比克电池目前的大容量18650电池为例。经过1000次充放电循环后,电池容量仍可保持在原来的90%以上。由于作者本人也是电动车车主,所以也只是在全年最冷的冬天。频繁开启暖风时,可实现每2天充电一次,剩余时间基本为3-4天。以平均每年3天充电计算,1年充电约6次,完成1000次循环寿命约需8年。这基本超过了目前中国消费者的平均更换周期。 三元锂电池有更高的充电效率 除了续航,充电也是电动车实际使用中的重要环节,三元锂电池效率比磷锂铁电池有非常大的优势。 目前市场上比较常见的充电方式是恒流恒压充电。一般在充电开始时采用恒流充电。电流较大,充电效率相对较高。电压达到一定值后,减小电流,改为恒压充电,使电池充电更充分。在这个过程中,恒流充电容量与电池总容量的比值称为恒流比。是衡量一组电池在充电过程中的充电效率的关键值。一般来说,百分比越大,恒流阶段充电的电量越高,也证明电池的充电效率更高。 足够安全的材料和工艺 传统内燃机汽车最危险的部分是能量巨大的燃料,如汽油、低燃点、易爆的液体燃料,很容易造成很大的安全隐患。新能源汽车的动力电池由完整的电池管理系统(BMS)监控,可以最精准地控制每一个电池,防止事故发生。 以比克18650电池产品为例。比克在单体电池制作过程中,选择在正负极配置保护性添加剂和反应性添加剂,防止电解液分解带来的安全问题。同时增加陶瓷隔膜、负极陶瓷涂层等安全保护措施,从根源上控制事故的发生。另外,比克小圆柱18650电池组模式让每块电池之间保持足够的安全距离,确保单节电池发生事故不会影响其他电池。 “ 04 磷酸铁锂电池的特点 能量密度较高 据报道,2018年量产的方形铝壳磷酸铁锂电池单体能量密度在160Wh/kg左右,2019年一些优秀的电池厂家大概能做到175-180Wh/kg的水平,个别厉害的厂家采用叠片工艺、容量做得大些,或能做到185Wh/kg。 安全性能好 磷酸铁锂电池正极材料电化学性能比较稳定, 这决定了它具有着平稳的充放电平台,因此,在充放电过程中电池的结构不会发生变化,不会燃烧爆炸,并且即使在短路、过充、挤压、针刺等特殊条件下,仍然是非常安全的。 循环寿命长 磷酸铁锂电池1C循环寿命普遍达2000次,甚至达到3500次以上,而对于储能市场要求达到4000-5000次以上,保证8-10年的使用寿命,高于三元电池1000多次的循环寿命,而长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右。
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能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。