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三元锂电池还是磷酸铁锂电池哪种更好

作者:    来源:    发布时间:2019-08-22 16:35    浏览量:

目前,在电池市场,锂电池的应用也是越多越广泛。锂电池的密度高,是铅酸电池的5倍。同时,锂电池的寿命相比铅酸电池也大大增长,锂电池充放电次数在1000次,理论上能使用十年,而铅酸电池仅能用3年,这样,从以后的成本上就省了不少。锂电池的自放电还很低,没有记忆效应。*重要的一项就是,锂电池无污染,符合我国提倡标准。相信不少人都用到了锂电池,那么我们在购买锂电池的时候,该如何确定它的容量呢?

 

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。

 

还是?

 

要想搞清楚究竟哪种电池更好,我们应该先对这两者的区别有一个简单的了解。

 

所谓磷酸铁锂电池,就是指用磷酸铁锂作为正极材料的。这一类电池的特点是不含贵重金属元素(比如钴等)。由于不含有贵重金属材料,磷酸铁锂电池的原材料成本就可以被压缩的非常低廉。在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温,安全稳定性强,价格便宜,循环性能更好的优势。

 

三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同,三元锂电池电压平台很高,这也就意味着在相同的体积或是重量下,三元锂电池的比能量、比功率更大。除此之外,在大倍率充电、和耐低温性能等方面,三元锂电池也有很大的优势。

 

笔者一直认为,技术并没有好坏或是优劣之分,只是适用于不同的产品或是环境。单论电池,也没有所谓的谁更好谁更差。只是套用到实际使用场景中,三元锂电池相比磷酸铁锂电池,更加适应现在以及未来的家用电动汽车。

 

为什么三元锂电池更适合家用电动汽车?

 

一、低温放电性能更好

 

我国幅员辽阔,气候复杂,从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例,作为电动汽车的主力市场,北京夏季最高温度在40℃左右,而冬季则基本保持在零下16℃左右,甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。

 

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“相对25℃容量”是指不同温度条件下放电容量与25℃时放电容量的比值。该数值能够准确反映出电池在不同温度条件下续航的衰减,越接近100%,电池表现越好。

 

从上图中能够看出,以25℃为基准常温,两类电池在55℃高温下放电与常温25℃下放电,放电容量几乎没有差别。但在零下20℃时,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。

 

二、能量密度更高

 

根据国内三元材料18650圆柱电池龙头企业——比克电池提供的资料,其18650电池的能量密度已经达到了232Wh/kg,后续将会进一步提高至293Wh/kg。而相比之下,目前国内主流的磷酸铁锂电池能量密度也仅达到150Wh/kg左右,据国内电池行业专家剖析,未来几年之内,磷酸铁锂电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。

 

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不同于体积庞大的电动巴士,对于家用电动汽车来说,空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池将会占据原本就不多的汽车空间,并且由于更重的质量,在使用时的放电续航也会受到比较大的影响。相对而言能量密度较高的三元锂电池在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间。

 

三、充电效率更高

 

除了续航之外,充电也是电动汽车在实际使用中的重要环节,而三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。

 

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目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。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。它是衡量一组电池在充电过程中充电效率的关键数值。通常百分比越大说明在恒流阶段充入的电量越高,也就证明该电池的充电效率更高。

 

从表中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在10C以下充电时,恒流比无明显差距,10C以上倍率充电时,磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低。

 

四、循环寿命可以放心

 

对于家庭用车来说,三元材料和的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯,因此在使用寿命上可以完全放心。以比克电池目前的高容量18650电池为例,在充放电循环1000次之后,电池容量依然能够保持在最初的90%以上。由于笔者本身也是电动汽车车主,全年仅有冬季最冷的1个多月,频繁开暖风的时候才能达到2天一充电,其余时间基本3-4天一充。假设全年平均3天一充电来计算,使用1年需要充大约6次电,循环寿命1000次使用完毕大约需要8年时间,这也基本超过了目前我国消费者平均的换车周期。

 

五、足够安全的材料和工艺

 

传统内燃机汽车中危害最大的部分是蕴含巨大能量的燃料,像汽油这样燃点低易爆炸的液态燃料一旦泄露就非常容易造成极大的安全隐患。而新能源汽车的动力电池,经过完善的电池管理系统(BMS)监控,每一颗电池都能得到最准确的控制,预防事故的产生。

 

以比克18650电池产品为例。在单体电芯工艺上,比克选择在正负极分别配置保护添加剂和反应性添加剂,阻止电解液分解导致的安全问题。同时添加陶瓷隔膜和负极陶瓷涂层等安全防护手段,从根源控制事故的产生。此外,比克小型圆柱18650电池成组模式,每颗电池之间都保持足够的安全距离,确保单颗电池的事故不会对其他电池造成影响。

 

三元锂电池正在主导未来的动力电池市场

 

在电动汽车领域,美国的特斯拉一直是国内诸多车企的标杆。而谈到传统车企研发新能源汽车的实力,宝马i3的推出也成为了教科书般的典范。有趣的是,这两款车都选择了三元锂电池作为动力电池。反观国内市场,像江淮、比亚迪、北汽等不少汽车厂商也开始将旗下原本使用磷酸铁锂电池的车型换装三元锂电池。

 

还是那句话:技术不分好坏,只有适合或者不适合。国内外车企对于电池类型选择的“不谋而合”也绝对不是巧合。相信在不久的将来,电动汽车的电池市场将会重新洗牌,三元锂电池凭借其耐低温、高能量密度、高充电效率不错的循环寿命以及更强的安全性等特性,也会在新的市场中站稳脚跟。

 

新联盟成立,德国政府助车企共同研发燃料电池技术AutoR智驾

 

继日本政府之后,德国政府为燃料电池技术也加了一把劲,燃料电池的未来又近了一步。

 

文丨AutoR智驾吴鹏飞

 

日前,德国政府组织本国汽车行业领导企业成立了一个6000万欧元、为期三年的联盟,研究汽车燃料电池堆的大批量生产。

 

这一联盟名为“AutoStack-Industrie”,由德国联邦交通和数字基础设施部(BMVI)投资,第一年出资2130万欧元。

 

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“AutoStack-Industrie”联盟由德国汽车制造商和供应商倡议成立,旨在2020年之前为德国和欧洲燃料电池汽车的商业引进提供技术、经济和科技支持。

 

该联盟由宝马领导,还包括戴姆勒、德纳、福特研究和创新中心、科德宝高性能材料、Greenerity、NuCellSys、燃料电池公司PowerCellSwedenAB、德国优美科、大众集团和德国巴登符腾堡州太阳能和氢能研究中心。这些企业在汽车制造和燃料电池技术领域都有极高的建树。

 

而宝马在德国对于燃料电池车(FCV)也是早有涉猎,宝马在2015年发布了基于i8和5系GT车型的FCV原型车,并宣布于2020年发布量产版。

 

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其他车企如奔驰此前就推出过基于B系列的FCV,并于今年推出新款FCV版GLC。

 

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奥迪在2014年11月洛杉矶车展上,推出了A7h-tronquattro概念车。

 

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德国联邦交通与数字基础设施部副部长NorbertBarthle表示,无排放电力驱动是未来的汽车和氢汽车驱动力的一个重要选择,也是对电池汽车的补充,德国打算建立自己的燃料电池生产设施。

 

目前,燃料电池堆主要是手工组装的。自动化装配可节省时间和成本,因此是燃料电池汽车在市场广泛投放的先决条件。联盟中的合作伙伴将创建一套通用的生产规范,按照此规范生产电池堆并设计组件,然后构建出电池堆原型。与此同时,该联盟成员也正在研究建造一个灵活的工厂,目标产能为每年3万个燃料电池堆。

 

在去年,法国阿尔斯通公司推出了首款氢燃料电池客运列车,这款列车将首先在德国的萨克森州投入运营。

 

这款氢燃料电池列车命名为iLint,燃料箱与燃料电池都位于列车顶部,而锂离子电池和电动机则一同位于乘客座椅下方。列车将于今年年底在德国萨克森州正式运营,目前,德国交通部已经订购了14辆iLints列车,

 

无论是成立AutoStack-Industrie联盟,还是引进氢燃料电池列车,都可见德国人对燃料电池的肯定和发展这一技术的决心。

 

不光德国人如此,日本、韩国、美国,世界几大车系都在为燃料电池技术蓄力,而日本甚至已经将其上升至了政府层面,作为国家能源战略去发展。(日三大车企联合为氢动力汽车建设加氢站,日本缘何不惜血本发力氢能源?)

 

丰田、本田两大车企一直对氢燃料电池技术格外青睐,丰田Miran、本田Clarity两款FCV车型均已量产。

 

今年5月23日,日产汽车公司联合丰田汽车、本田汽车、JXTG能源集团、出光兴产株式会社、岩谷产业株式会社、东京燃气株式会社、东邦燃气株式会社、日本液化空气公司、丰田通商株式会社和日本政策投资银行等10家企业联合签署了谅解备忘录,计划在日本国内共同建设氢燃料加注站,为燃料电池汽车(FCV)提供服务。

 

日本政府的“氢燃料电池战略规划”显示,要在2020年前共完成160个加氢站的建设,并实现2020年前氢燃料汽车保有量超过4万辆的目标。

 

韩国现代汽车在FCV领域同样耕耘多年,研发历史已有16年。从2001年起便开始推出FCV车型,2013年2月,ix35FC从韩国釜山正式下线,该车也是世界上第一台量产版的氢燃料电池车。新一代FE氢燃料概念车也在CES上进行过亮相。

 

这个被马斯克称为“傻瓜电池”的技术已经愈加被世界各国所重视,并且德国已经成为了继日本之后第二个将燃料电池技术上升至政府层面的国家。

 

“氢燃料和纯电谁才是新能源汽车的未来”这样的争论虽然还在继续,但燃料电池汽车的发展已成必然,日、韩、德极有可能在燃料电池汽车领域成三足鼎立之势。

 

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