鉅大鋰電 | 點擊量:0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?
隨著新能源汽車產業的興起,讓數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,
鋰離子電池內部重要由正極、負極電解質和隔膜組成,鋰離子電池的正、負極及電解質根據所使用材料的不同,會使電池有著不同的性能表現以及不同的名稱。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部結構
磷酸鐵鋰離子電池工作原理
作為鋰離子電池的一種,磷酸鐵鋰重要用途就是動力系統領域,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構穩定性、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領域中使用。
2.磷酸鐵鋰離子電池優勢
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,表現在磷酸根化學鍵的結合力比傳統的過度金屬氧化物結構化學鍵強,所以結構更加穩定,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部所使用的鋰電芯,循環使用壽命基本在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部儲電單元為磷酸鐵鋰的產品,有著絕對的正常使用壽命優勢。
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,所以更加環保,能夠有效減少環境的污染。另外,廣泛的材料來源也讓其材料成本更低,在價格上更優優勢。
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,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范圍內正常工作,相比錳酸鋰和鈷酸鋰的200C極限值有著更多的優勢。
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勢就是極高的安全系數、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心的同時,也能夠在更加惡劣的環境中正常使用。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先優勢。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故障,那么更換則非常麻煩,這也就是為何目前電動汽車內電池組標稱的循環壽命同樣為500次的原因。
4.巡航、充電是消費者選擇的關鍵
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
優勢
磷酸鐵鋰離子電池電池的安全性目前認為要高于三元鋰離子電池,三元鋰離子電池,當自身溫度為250-350℃時,內部化學成分就開始分解,而磷酸鐵鋰離子電池當電池溫度處于500-600℃高溫時,其內部化學成分才開始分解。
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更遠的續航。
電動汽車如何選擇電池,還是要更具廠商自己的規劃及需求進行,但最終都要保證車輛在使用過程中不能出現種種問題。這對電動汽車的前景才會更好,同時現在購買電動汽車的消費者關注最多的還是續航、充電等相關問題,消費者了解了相關知識就可以更好的選擇車輛了。
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