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      磷酸鐵鋰離子電池將來仍是主流動力鋰離子電池

      發布時間: 2021-08-12

      為甚么說電池是電動汽車的心臟?這要先從電動汽車的歷史說起。一說起電動新能源車,很容易將其歸納為一個全新的技術以及事物。其實,電動汽車的歷史遠比想象的早,甚至早于燃油汽車。美國人托馬斯·達文波特于1834年制造出第一輛直流電機驅動的電動汽車;1838年蘇格蘭人羅伯特·戴維森發明了電驅動的火車;時至今日仍舊使用的有軌電車是1840年在英國出現的專利。世界上第一輛電動汽車于1881年誕生,發明人為法國工程師古斯塔夫·特魯夫,這是一輛用鉛酸蓄電池為動力的三輪車。之后就出現了以鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、等燃料作為電力。


      可以看到,雖然電動汽車早于燃油車發展,并在早期取得了一定的規模,但在近代,由于燃油汽車的大力發展,使電動汽車在競爭中受挫。但真正的問題是,過去以鉛酸蓄電池為主的電動汽車,受制于鉛酸蓄電池的密度、壽命、功率等多方面限制,一直沒有方法在動力源,也就是電池方面取得沖破,以至于使電動汽車發展陷入停滯。


      鋰離子電池的分類及優缺點


      這一問題直到鋰離子電池的出現且經20年大力發展才得以逐步改善處理。


      鋰離子電池通常分兩大類:


      鋰金屬電池:鋰金屬電池一般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、使用非水電解質溶液的電池。


      鋰離子電池:鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。


      雖然鋰金屬電池的能量密度高,理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電,所以無法作為反復使用的動力鋰離子電池。而鋰離子電池由于具有反復充電的能力,被作為緊要的動力鋰離子電池發展。但因為其配合不同的元素,組成的正極材料在各方面性能差異很大,導致業內對正極材料路線的紛爭加大。


      通常我們說得最多的動力鋰離子電池緊要有磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池以及(三元鎳鈷錳)。


      以上各類電池都有優缺點,大致歸納為:


      磷酸鐵鋰:


      優勢:壽命長、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素無害、成本低。


      缺點:能量密度低、振實密度低(體積密度)。


      三元鋰:


      優勢:能量密度高、振實密度高。


      缺點:安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(三元鋰離子電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后釋放氧氣極容易燃燒)。


      錳酸鋰:


      優勢:振實密度高、成本低。


      缺點:耐高溫性差,錳酸鋰長時間使用后溫度急劇升高,電池壽命衰減嚴重(比如日產電動汽車LEAF).


      鈷酸鋰:


      通常用于3C產品,安全性極差,不適合做動力鋰離子電池。


      理論上,我們要的電池應當是能量密度高、體積密度高、安全性好、耐高溫低溫、循環壽命長、無毒無害、可大功率充放電,聚所有優勢為一體而且低成本。但目前并不存在這樣的電池,那么在不同種類電池的優缺點中就要取舍。而且,不同的電動汽車對電池的需求點也是不同的,因此惟有立足于長遠地對電動汽車作出判斷,才能有利于我們正確地判斷電池路線的選擇。


      磷酸鐵鋰離子電池的優越性


      這里就要回溯前兩篇的論述,我們分解了將來的電動汽車應當以小里程、快充電的電動汽車為主。而目前家用車要長續航的雙?;旌蟿恿?,以及公交市場的大續航純電汽車。那么這樣的車要什么樣的電池?


      一、安全


      首先安全是汽車必備的前提。汽車不同于手機和電腦,汽車在高速行駛中有可能遇到眾多不可預知因素,比如車禍造成的電池擠壓和撞擊。而任何一個不利的因素,都有可能造車車毀人亡。我們可以看到一些老年代步車使用劣質的鉛酸蓄電池,完全沒有安全保障,電池自燃、受撞擊燃燒的案例比比皆是。再比如特斯拉近一年的繼續著火事件,雖然得利于特斯拉的安全設計并沒有出現人員傷亡。但同時也要看到,這幾次事件都是非常輕微的碰撞事故,碰撞本身對車和人并無傷害,而電池卻著火了,那么倘若是更嚴重的事故呢?


      二、高倍率放電壽命


      一般汽車使用壽命長達數十年,一輛電動汽車的電池,10年至少要3000次的循環壽命。電池作為比較貴的部件,壽命能否與車等同是非常緊要的,既要保證車輛的性能又要保證車主的利益,這樣才能利于市場的推動。目前世界各車企的電動汽車,惟有去年上市的比亞迪“秦”做到了電芯終生質保。


      電池的壽命也就是循環壽命,并非簡單的電池參數給出的數字。電池的循環壽命和電池的循環狀態是息息相關的,比如放電倍率、充電倍率、溫度等。通常電池試驗室數據得出的循環壽命,是以0.3C恒定的充放電倍率,在20度恒定最佳溫度下得到的。但是在實際用車過程中,倍率和溫度都是非恒定的。這也就是為甚么通常無論是筆記本、手機,還是電瓶車的電池,實際使用中的壽命都遠遠不如廠商給出的數據的原由。而中小里程純電以及長續航雙?;旌蟿恿?,因為所帶的電池比較少,對其放電的要求就會更高,對壽命的影響就會更大。


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