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三元锂电池漏液还能用吗
【太平洋汽车网】三元锂电池漏液还能用,锂电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给锂电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。
描述三元锂电池被固态电池取代的节奏正在变快。
近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所宣布,由其牵头承担的纳米先导专项“全固态电池”课题已通过验收,这一技术进步将进一步推动国内全固态锂电池的规模应用。
此消息一出,立即在电池行业中引起巨大反响。
业内人士告诉第一电动网:“以目前的三元锂电池的技术路线,动力电池能量密度单体要做到350Wh/kg的目标,在五年内基本不可能实现。而且,即便实现了,安全性也无法得到保障。因此,固态电池商业化能否突破,对汽车电动化的前景影响重大。”
作为电动汽车的核心,电池领域的突破无疑将对电池乃至汽车领域的发展产生重大影响,那么,固态电池能否马上取代三元锂电池?距离市场化还有多远?
三元锂电池的天然缺陷:能量密度和稳定性相互矛盾“某一家企业单去年一年就有60起电动汽车燃烧爆炸事故。”在刚刚举办的中日韩锂电论坛上,北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁教授透漏。
其教授认为,三元锂电池存在很多缺陷,安全问题十分令人担忧。“无论从化学结构来讲,还是从电池结构来讲,三元材料都非常容易发热。如果不能把热量及时传导出去,电池就有爆炸的风险。然而现阶段,在电池的安全性、可靠性上,还没有完善的解决办法。“除安全问题外,就增加电动汽车续航角度而言,三元锂电池的单体能量密度也已接近极限,难以被突破。电池包供应商正力蔚来常务副总裁周楠告诉第一电动:“现在,无论是行业政策,还是市场需求,新能源汽车对动力电池能量密度的要求都很高。在现有技术路线的体系下,要提高能量密度,只能提高镍材料或者添加CA,但高镍的热稳定性很差。所以,传统的电池一旦能量密度提高,也意味着稳定性的下降,电池内部热反应会非常剧烈,安全就成了很大的问题。”
而为了保证动力电池的高能量密度和安全性,固态电池研发的进展,给这个行业带来了光和亮。
国内外企业争相布局,固态电池成趋势固态电池,顾名思义是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于固态电池电极和电解质都由固态物质制成,其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,同时也克服了锂枝晶现象,即使被加热到非常高的温度,也不会着火,因而安全性更高。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
三元锂和磷酸铁锂寿命哪个长
磷酸铁锂电池包相较于三元锂电池,真实寿命要长许多。在同等循环次数下,磷酸铁锂电池的剩余容量也比三元锂电池多不少。
磷酸铁锂电池质量比较好的情况下,衰量可以控制在5%以内,第二年可以在15%以内。三元类型的,1年降幅在7-10%,2年在20-25%。具体也和使用负荷,使用频率有关系,这里只是一个大概的表述。
综合多种因素,铁锂电池的使用特性大致可以表述为:尺寸相对较大,低温性能不好,可以在寿命期内保持相对平缓的衰减速率,一般用8年左右是可以的;但如果在南方使用,磷酸铁锂电池的寿命还要比8年更长一些。
磷酸铁锂电池与三元锂电池的区别
1、能量密度比较
磷酸铁锂电池单体,能量密度为120Wh/kg,成组后为80Wh/kg,三元锂电池单体,能量密度为180Wh/kg,成组后能量密度为110Wh/kg。从数据上来看,在能量密度方面,三元锂电池优于磷酸铁锂电池。
2、安全性
三元锂电池液态电解质易燃易爆,在长期使用过程中容易触发“热失控”,在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,造成安全隐患。而磷酸铁锂电池在实际使用中具有耐高温、安全稳定性强、循环性能更好的优势。
3、成本方面
由于磷酸铁锂电池不含有贵重金属材料,因此原材料成本就可以被压缩的非常低廉。而三元锂电池是以镍钴锰酸锂做为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池,因此成本会比磷酸铁锂电池贵很多。
4、应用领域
根据电车汇数据智库部数据显示,新能源客车的电池主要为磷酸铁锂,使用锰酸锂电池的客车也占比较高,而三元锂电池因为其优势成为乘用车商业化首选。
三元锂电池自燃原因是什么
锂离子电池起火原因,可以划分成两个大部分,自身原因和外部原因。自身原因重要是指自身材料、结构热稳定性的好坏,对火灾发生与否的影响;外部原因,指各种滥用手段,引发的锂离子电池火灾。
在动力锂电池普及应用的初期,由于对电池性能认识不足,自身设计相关经验的缺乏以及使用者对系统的不熟悉,出现过一些事故。加之电动汽车这种新兴势力时时刻刻活在观察者眼光下的处境,使得锂离子电池火灾影响尤为广泛。
1.1自身原因锂离子电池由正极材料,负极材料和电解液组成,这几部分的热稳定性,直接影响着电芯发生热失控的可能性。
负极材料的热稳定性的影响因素目前应用的负极材料,绝大部分是碳材料。在高温条件下,石墨容易与电解液发生反应,尤其电池荷电量高的状态,LiC6更是能够提升反应的激烈性。
有研究发现,负极开始反应放热的温度起点,与碳材料的颗粒度有关,颗粒越大,其开始反应的温度就越高,也就越安全。同时,不同结构的碳材料参与电解液的反应,其放热量并不相同,石墨就比无定型碳(重要指软碳和硬碳)放热量大。
正极材料热稳定性的影响因素当前应用广泛的锂离子电池正极材料,都是锂的化合物。磷酸铁锂,锰酸锂和三元锂,假如泛泛的说,三者的安全性是从高到低排列的。而有人专门对正极材料在这些电池安全性中的影响做了研究。
研究认为,锂的化合物分子式中,锂的含量越高,其热稳定性就越差,开始与电解液反应的温度就越低。有个定量的比较,分子式中各个原子的比例系数,当锂的系数是0.25时,其反应温度为230°C;假如这个数值变成1,其起始反应温度就变成了170°C。此外,假如正极材料中含有除了锂以外的其他金属元素,则含锰元素的正极材料比含镍元素的正极材料热稳定性好。
电解液热稳定性影响因素电解液可以说是热稳定性问题的核心,它的稳定性直接影响整个体系的稳定性。有人针对电解液的热稳定性做了一些列研究,结果表明:电解液中的碳酸二甲酯含量越高,其热稳定性越差,越容易与正负极材料发生反应;电解液与越多类型材料相容性差,也就是在较低的温度下可以与多种不同的盐类发生反应,说明它越活泼,其热稳定性就越差。
老化带来的热失控老化是一个综合的过程,负极SEI膜结构老化,出现破损,引发自生热过程;负极锂枝晶堆积,造成内短路或者遇到高温环境与电解液激烈反应。老化带来的内阻上升,使得热积累出现的概率上升。总的来说,老化与热失控风险存在正相关性。
1.2各种滥用下的热失控因素锂离子电池的滥用,一般指由于意外事故或者管理系统故障造成对电池不恰当的使用。
(图/文/摄: 问答叫兽) 星瑞 理想ONE Model Y Model X 高合HiPhi X 零跑T03 @2019
“锁电”究竟是什么操作?车企为什么自废武功?
“锁电”是逃避和作弊的操作
近两年的新能源 汽车 阵营里的热词是“锁电”,特斯拉在挪威给部分车辆锁电,广汽丰田iA5在国内给部分车辆锁电,随后接连曝出威马和小鹏(小鹏目前为疑似锁电);什么是锁电,又为什么要锁电?!这两个问题困扰了一些消费者,下面就来简单聊聊吧。
三个锁,分别为:
电动 汽车 充电的功率可高可低,普通交流充电桩的实际功率在6.5kw左右,也就是每小时能充6.5度电的意思;高功率直流快充桩能达到几十到上百千瓦,每小时最高可充电上百度,决定充电多少和快慢的因素取决于充电桩,同时也由车辆的动力电池组设计标准决定。
比如某款车的最高设计标准为最大充电功率60kw,充电桩连接车辆后会先与 汽车 充电系统进行“交流”,在确定其最高功率后按照设定阈值输出;锁充电功率就是在原最高标准的基础上进行下调,比如设定为100kw、锁电后只能达到80kw,充电的速度显然会变慢。
“实现锁电”的方式有两种,第一种为远程升级(OTA),通过云端强行升级车辆系统并修改一系列的参数;修改的参数往往包括充电功率,降低充电功率可以延长动力电池的使用寿命,或者避免问题电池或有设计缺陷的动力电池组的自燃。充电功率越高则电池温度越高,对电解液、隔膜或活性物质的影响也更大,高频率使用高功率快充会让电池的使用寿命缩减很快;如果在质保期内频繁充电,那么车企就有可能要承担更多动力电池免费更换的代价。
如果因为高频率充电导致电池出现“锂枝晶”,一旦枝晶穿透隔膜就会造成短路,短路的结果自然是起火甚至爆燃!所以有些车才会去锁电。这样既能控制成本又能避免出现负面问题。
锁放电功率同样能起到上述作用,电动 汽车 性能的强弱更多取决于动力电池和电控单元,车辆允许在瞬间以10C的标准放电,车辆的动力就能足够强;其概念可以理解为十倍放电,假设电池组容量为50kwh,10C就能输出500kw的功率,大致是这么个意思。高强度放电显然会让动力电池组的容量快速下滑,车辆的充电频率也会随之而升高;那么通过降低放电功率来控制续航缩减,是不是也能延长电池的使用寿命了。
当充电功率和放电功率都被降低后,车辆的一切参数就都变了;充电变慢、动力变差,只有耗电量略微降低,作为车主肯定是无法接受的。于是就有了各种与锁电相关的投诉……那么这些 汽车 厂商为什么还要“自废武功”呢?
原因其实已经解释过了,主要考量还是延长电池使用寿命以控制换电成本,其次是控制风险;但根本原因还是使用的动力电池或电池组设计与封装的工艺水平较差,无法解决锂枝晶的问题;想要不去进行这样的操作,只有采购优秀的动力电池并进行高标准的设计封装,不过还是具备自研自产的能力才能有效控制成本。
最后需要解读的是“锁电究竟违不违法”!答案很清晰,这种操作是违法行为,因其性质应当属于擅自破坏他人财物; 汽车 在交付到用户手里之后则属于其私产,物品的性能和参数如果没有经过物品所有人的同意,理论上是别人不能去修改的。所以强行OTA或者以隐瞒的方式在线下以维修的名义擅自改动参数,这都算是破坏了用户的车辆;OTA只应该让车辆的系统不断优化,而不应该让车辆变得越来越糟糕。
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因为锁电是车企为了保证充放电安全的最后手段了,不锁电的深冲深放电电池容易爆炸。总得来说是电池管理系统不合理导致的。
回答问题之前,先给你简单普及一下锂电池的一些基本常识。
锂电池,特别是三元锂电池,如果长期充电不当,容易形成枝晶,枝晶会刺破隔膜,导致电池内部短路,从而引起电池自燃,也就是常说的电池热失控,特别是高镍电池,引起自燃的温度降低了很多。
锂电池还有一个特性,就是小电流,不满充满放的情况下,不但可以减少自燃的概率,还可以延长电池寿命。
那么车企为什么要用锁电,目的就一目了然了,为了减少自燃概率,为了延长电池使用寿命,就会在bms中偷偷刷入参数,强制让电池充不满,放不光,从而间接延长电池的使用寿命,这么做并不是为了什么维护消费者权益,因为很多车企都有电池终生质保的承诺,延长电池使用寿命,就减少了车企的售后的开支,这就是车企为什么自废武功也要这么做的根本原因。
最后,抛开消费者权益不说,说说电动 汽车 的科学充电方式。
1.鉴于锂电池的特性,非特殊情况,电池电量尽量保持在20%到90%之间,其实这个区间完全能满足日常通勤用车场景,只有出长途时,才难得充满。
2.非特殊情况,尽量使用慢充,即使使用快充,如果不是太赶时间,也尽量不要使用大功率充电桩,锂电池的最佳充电电流是0.5c以下,比如额定容量是240安时,额定电压是300伏,那么,充电功率最好在36千瓦以下。
3.非特殊情况,不要把电池电量耗尽,尽量在20%电量前就去充电。
4.充电时,电池温度不要低于10度,切记,低温充电,对电池容量的衰减是不可逆的。
锁电主要是锁电池容量,假设原来有70度电,后续发现充满容易自燃,就锁电,锁到60度,你充到60度就充不进去了,这样安全,但是消费者续航少了近100公里!