本文目录一览:
- 1、家用电动车锂电池用三元锂电池还是磷酸铁锂电池哪个更好,使用期长?
- 2、列举国内最早开发三元材料锂电池的企业?
- 3、磷酸铁锂和三元锂电池谁更有潜力?未来动力电池的主流是什么?
- 4、磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池,谁才是锂电池王者?
- 5、三元锂电池和磷酸铁锂电池区分
- 6、为啥特斯拉用三元锂电池 而比亚迪用铁电池
家用电动车锂电池用三元锂电池还是磷酸铁锂电池哪个更好,使用期长?
电动车磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池最好,三元锂电池有自燃和爆炸的可能性。
铅酸电池的充放电循环次数是350左右,三元锂电池的充放电循环次数是800左右,磷酸铁锂电池的充放电循环次数是2000左右。磷酸铁锂电池储存温度-10~35℃,磷酸铁锂电池放电工作温度-20~65℃。
购买锂电池前先看看其使用的电芯是不是A品,电芯的质量决定这电瓶的质量,如容量和能量密度等,其次找个大厂家出品的锂电池,生产工艺成熟,售后有保障,锂电池市场参考价1250元/KW.H。如果你需要跑长途,最好装一台增程器,有了它不怕半途没电,它能助你驰骋无忧。
列举国内最早开发三元材料锂电池的企业?
深圳比克电池从2005年开始涉足三元材料在动力电池上的应用,应该算是国内最好了吧。
磷酸铁锂和三元锂电池谁更有潜力?未来动力电池的主流是什么?
磷酸铁锂电池和三元锂电池的纠缠从来没有停止过,那么未来动力电池的主流是无钴的磷酸铁锂电池还是有钴的三元锂电池?本期的电动湃《有问必答》栏目,湃客和大家聊聊自己的看法。
特斯拉可以说是一次又一次得引领了纯电动车的发展方向,从2013年大规模使用三元锂电池作为动力来源、到Model3上率先使用21700电池、再到如今国产特斯拉计划采用的无钴电池,不禁让人们怀疑:未来动力电池的主流会是什么?湃客认为,未来的很长一段时间内,无钴的磷酸铁锂电池和三元锂电池应该会处在一个不断竞争、不断完善、此消彼长的状态。
过去由于磷酸铁锂电池的能量密度受限,再加上新能源补贴金额直接与电池能量密度挂钩,所以乘用车厂商纷纷弃用磷酸铁锂电池,只有商用车还在大规模使用磷酸铁锂电池。比如2019年国内的三元锂电池装机量为40.5GWh,占锂离子电池装机总量的65.2%,磷酸铁锂电池的市场份额逐渐萎缩。
但是过去的数年,我们已经看到多起因三元锂电池不稳定而导致的新能源车自燃事故,安全性越来越受到厂家的关注。现如今通过宁德时代的CTP技术和比亚迪的“刀片电池”技术,已经能够有效解决磷酸铁锂电池的能量密度问题,同时从2018和2019年的新能源补贴标准中,我们也可以明显感受出官方对于高能量密度的谨慎。同时随着新能源补贴逐渐退出,厂商在选择动力电池的类型时会考虑得更加周全,磷酸铁锂电池重新“得宠”也不是不可能。
既然磷酸铁锂电池能够在技术上取得突破,三元锂电池也不一定会一直保持“原地踏步”。其实在能量密度方面,三元锂电池相比磷酸铁锂电池还是拥有更大的潜力,只要能解决好成本和安全性问题,三元锂电池还是会成为许多厂家的首选。特别是如今主流的400-500km纯电续航还是无法满足多数消费者的使用需求,纯电续航600km以上的车型在短期内还是离不开高能量密度的三元锂电池。
当然湃客也希望磷酸铁锂电池和三元锂电池这两个“冤家”能够不断较劲儿,共同突破、共同发展。只有这样,消费者才能买到产品力更加出色的动力电池。不过说不定哪天,特斯拉的“超级电容”或是某家的固态电池能够异军突起,到时磷酸铁锂电池和三元锂电池可能都将退出历史舞台。
你认为未来动力电池的主流会是什么?磷酸铁锂电池、三元锂电池、固态电池、超级电容、还是其它类型的电池?
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池,谁才是锂电池王者?
在说这个话题之前,先问大家一个问题:
对于新能源 汽车 来说,你觉得最重要的是什么?
对,没错,就是电池。
我们可以做个这样的比喻:
汽车 也有"心脏",燃油车的心脏就是内燃机,而电动车的心脏就是电池。
"心脏"的好坏决定了车辆行驶的长短。
作为电动 汽车 界的领军者-特斯拉,在2020年1月份宣布中国版的Model 3系列将在下半年生产中,搭载中国企业宁德时代生产的磷酸铁锂电池。
看到这个消息,肯定有同学会疑问了:
宁德时代是什么样的公司?它的技术有多厉害,能被特斯拉采用?
今天咱们就来说说这个。
宁德时代是由被称为“中国电池大王”的曾毓群在2011年成立的公司。
成立6年,就晋升为动力电池行业龙头,2017年销量全球第一,2018年更是迅速登陆A股创业板,目前市值大约是4600亿人民币。
到今天为止,中美欧以及日韩地区的主流车企几乎都成了宁德时代的客户,其中包括特斯拉、宝马、大众、丰田、现代、上汽、蔚来等品牌。
能做成这么大的成就,必定有两把刷子的。
宁德时代的"武器"有两把,除了常见的“磷酸铁锂”电池之外,还拥有一个领先全行业的秘密武器—三元锂电池。
那这两种电池有啥区别呢?
首先咱们先来了解锂电池。
锂电池主要分为软包形、圆柱形、方壳形。
虽然它们的形状不一样,但是工作原理都是一样的。
锂离子电池是以碳材料为负极,通常是石墨;以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,它工作原理主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
具体来说是这样的:
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时,也就是我们使用电池的过程。嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
但是之前我们总看到这样的消息,说某品牌手机锂电池会爆炸。
这是因为什么原因呢?
我们知道电池中的锂金属化学性质十分活跃,是易燃物质。
一旦和空气接触,就会跟空气中的水发生猛烈的化学反应,瞬间产生大量的氢气,并释放出热能,极易引起燃烧和爆炸。
用高中化学的知识就是这样的一个方程式:
2Li+2H2O=2LiOH+H2
而现在锂电池中的锂,经过处理后会降低活性。在锂电池正负极之间,还有一层金属薄膜,可以防止电池内部短路。
再加上我们使用的电池都是密封的,锂离子根本没有机会和空气直接接触,从而有效的保证了电池的安全。
那什么是磷酸铁锂电池,什么又是三元锂电池?
其实它们都只是正极材料不同而已。因为不同类型的锂电池负极都是石墨,正极材料不同。所以用正极材料来区分不同类型的锂电池。
也就是说:
磷酸铁锂电池就是用磷酸铁锂做正极,三元锂电池也叫三元聚合物锂电池,主要是由镍钴铝或者是镍钴锰 做正极。
那么这两种电池有什么区别呢?
简单来说磷酸铁锂电池,它主要的优点是安全性高,循环寿命更长,理论寿命可以达到7到8年。但是缺点就是能量密度低,意味着续航能力差。
反观三元锂电池这边呢,它的主要优点是储能密度更高,意味着续航能力高。但是缺点就是安全性差,寿命差,并且元素是有毒的。
三元锂电池它的三种正极材料都是夹在一起的。
但是由于钴离子的半径比较大,所以它们搭在一起的时候会留出一个固定的空隙,给那些锂离子自由出入,因此钴酸锂相对来说比较稳定。
而镍离子的半径要小过锂离子,所以镍酸锂能量密度会更大,而又由于其太密实了,就容易出现阳离子混排的现象。
所以三元锂电池镍成分不可以太高。
这时就需要添加钴来增加电池的稳定性,但是钴却是比较贵的金属,全球的储备量有限。为了降低成本,就用锰和铝元素来作为支撑材料,同时也就只能降低钴含量。
但是没有钴的话稳定性会比较差。
在2020年又出现了宁德时代的无钴电池,要说明的是这并不是真正的"无钴电池"。它其实就是采用CTP技术设计的磷酸铁锂电池。
CTP技术就是把电芯放入设计好的电池包内,然后按照最佳的排列组合方式,组装成高效的锂电池。
这样优化的结果是,体积利用率可以提高15%-20%,能量密度可以提升10%-15%。零部件数量可以减少40%,生产效率可以提升50%,投入应用后会大幅降低动力电池的制造成本。
作为宁德时代的竞争对手比亚迪公司在2020年3月发布了一款刀片电池。
它的本质还是磷酸铁锂电池,只不过是电池结构设计上有所创新。它其实就是直接把电芯宽度无限拉长,厚度做薄,做成90厘米甚至快1米的超长电芯,也就是又扁又长,像刀片一样。
这样改造的结果就是体积能量密度提升明显,较原有电池系统可提升30%以上。并且节省物料、人工费用等,成本有望降低30%,并且刀片电池更薄,因而散热效果更好。
不管是宁德时代的CTP技术,还是比亚迪的刀片电池,最终都提高了磷酸铁锂电池的能量密度,目的是让其能达到三元锂电池的水平。
同时改造后的磷酸铁锂的电池,都能达到400公里以上的续航里程需求。而整个电池生产的其他材料无需改变,并且生产线变动也不大,也就是很快能量产。
简单来说,这两种技术都是通过提升生产效率来降低电池的成本。
如今新能源 汽车 和充电装置已经被列入了国家的“新基建”计划,毫无疑问,它将会迎来一个巨大、更加富有挑战性的市场。
汽车 产业一直都是世界上最大的产业之一,面对新能源革命。
新能源 汽车 大概率将会在未来成为事关国计民生的重要支柱产业,而动力电池恰恰就是新能源 汽车 的生命源泉所在。
在三元锂电池领域宁德时代已经是老大了。
随着CTP技术的无钴电池的出现,宁德时代将磷酸铁锂电池的成本降低到了600元以内,而三元锂的成本还维持在1000元左右。
正是由于宁德时代磷酸铁锂电池成本的大幅降低,也吸引了迫切想要提升销量的特斯拉,两者一拍即合。为新车装上了磷酸铁锂电池,这样一来,特斯拉的新车的价格有望进一步下降。
最终受益的还是咱们老百姓。
三元锂电池和磷酸铁锂电池区分
锂离子电池通常以碳材料为负极,以含锂的化合物为正极,电池的中间有一层隔膜,避免正负极短路。
在充放电过程中,锂离子在正负极间往返,充电时,锂离子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。
在离子的嵌入与脱嵌过程中,同时伴随着等当量的电子的嵌入与脱嵌,也就产生了电流。
所谓磷酸铁锂电就是只用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,这一类电池的特点是不含贵重金属元素。
在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、价格便宜和循环性能更好的优势。而三元锂电池,是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料,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。
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,根据不同的使用情况,有不同的选择。下面我们从几个方面来比较一下两款电池的区别。
1、安全性方面
安全性方面在锂电池原理中,我们谈到在锂电池的中间有一层隔膜可以防止正负极短路,当电池被尖锐物体刺穿时,隔膜也被刺穿,从而正负极短路会引发电池本身发热甚至爆炸。
而刀片电池顺利通过针刺测试,证实了这种锂电池的高安全性。
另外,磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好很多,在500摄氏度以内,都有着极高的稳定性,超过800摄氏度时才有发生热失控,此外,即便发生热失控,磷酸铁锂电池的放热也非常缓慢,且分解时不会释放氧气,减少了起火的风险。
相比之下,三元锂电池在300摄氏度左右就开始溶解了,在新能源汽车自燃事件中,确实也是三元锂电池车型占据更大比例。
2、低温放电方面
如果在北京,因为夏季最高温度在40摄氏度左右,而冬季则基本保持在零下16摄氏度左右甚至更低,所以这样的温度区间,就适合低温性能更佳的三元锂电池。
从数据上能够看出,两类电池在零下20摄氏度,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。
3、能量密度方面
根据国内三元锂电池龙头企业比克电池提供的资料,其18650圆柱电池单体的能量密度已经达到了232Wh/kg,封装成电池组的能量密度大约是150Wh/kg,而目前国内的磷酸铁锂电池单体的能量密度大约为180Wh/kg左右。
但比亚迪开发的刀片电池可以将电芯呈片状排列,就像是刀片一样,刀片电池组的能量密度虽然只有140Wh/kg,但是这种长电新方案提升了电芯的重组效率,体积能量密度提升高达50%。
这意味着,在同样的电池组尺寸之内,刀片电池可以装入更多电芯,续航里程和三元锂电池几乎相当。
4、充电效率方面
目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电,一般在充电开始实施,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量的比值称为恒流比,它是衡量一组电池在充电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。
充放电电流与电池的总量比值为充放电倍率,从数据中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在十倍率以下充电时,恒流比无明显差距,十倍率以上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,由此可以看出,在充电效率上,三元锂电池优势比较大。
5、循环寿命方面
如果把剩余容量为初始容量的80%作为测试结束点,目前磷酸铁锂电池经实验室测试,循环寿命在3500次以上,部分达到5000次。
而三元锂电池测试循环寿命在2500次左右,在循环寿命这一个点上,磷酸铁锂电池比三元锂电池的真实寿命要长许多。
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只多不少,三元锂电池循环3900次,剩余容量66%,磷酸铁锂电池循环5000次,剩余容量84%,磷酸铁锂电池优势明显,对于家庭用车来说,三元锂材料和磷酸铁锂动力电池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。
从以上的五方面的对比可以看出,三元锂电池和磷酸铁锂电池是各有优势,并没有绝对性的谁好谁坏。
所以,在选择新能源汽车时,要根据所处的环境等各种因素来选择合适的电池类型,这样才能让自己的爱车发挥出最佳状态。
原文标题:三元锂与磷酸铁锂电池,谁才是新能源市场的大哥?
文章出处:微信公众号:EDA365
以上内容参考电子说-三元锂与磷酸铁锂电池有什么区别?
为啥特斯拉用三元锂电池 而比亚迪用铁电池
新能源 汽车 取代传统燃油车的大幕刚刚拉开,竞争已经非常激烈。面对这个空白的领域,大家都是摸着石头过河,谁也不知道自己走的路是否一定对,都在不停试错。大家都知道,对于纯电动 汽车 来说,最重要的三大件是电池、电控和电机。谁能在这三个技术上领先,那就有很大几率成为行业领导者。
但这三个系统,没有一个是好搞的,都是无数科研人员不分白天黑夜用实验和数据做出来的。不过在我看来,这三者最难的,还是电池系统。
首先,电机发展的时间很早,大概比燃油机还早了四十年。在100多年的发展中,电机技术早就成熟,同等质量的电机和燃油机对比,无论在工作效率/寿命上,还是能耗/稳定性上,电动机都完胜发电机,而且价格更便宜,维护保养成本也更低。
但电动车有个致命缺点——电池。比如同样跑1000公里,油耗低的 汽车 只需要60-70升油,重量不过50多公斤,中间加油也不过5分钟;而电动车目前的续航基本都在300-500公里,500以上都是凤毛麟角。这就需要背着600公斤的电池包来回跑,并且要充电3次,每次都至少3小时。这无疑直接阻碍了电动车的发展。
那么目前电池系统的现状是怎样的?
首先目前的电池主要分为四大类:氢燃料电池、锌空气电池、飞轮电池、锂电池。
氢燃料电池各国都在做,不过目前还没有应用价值。它造价最高,而且材料难得,价格高到能直接把一辆车售价翻三倍。另外氢燃料电池的“干粮”的氢气,氢气这种东西储存难、运输难,还容易爆炸。所以目前仍在努力。
飞轮电池各位可能不太清楚,它由内部高速旋转的电机、储能电池组成。保时捷918上就有用一台飞轮电池系统,它最拿手的是能量回收,提升加速性与动力性;优点是其中没有化学成分,纯物理结构的它不用担心爆炸。但是造价实在太高,只有918这种顶级超跑才能用的,所以目前也不考虑。
锌空气电池在 汽车 电池界更没法混。它的续航里程和锂电池相当,价格低到没朋友。但无奈的是它能提供的瞬时能量太少,导致搭载它的电动车在爬坡和加速时,完全跟不上节奏,就像是挂了一档的 汽车 ,干吼不走。
所以目前来看,扛把子的还是锂电池阵营。其中分为三元锂电池和磷酸铁锂电池(铁电池)。特斯拉用的三元锂电池,因为这款电池的密度高,质量轻,而且续航能力不差。它最大的缺点就是安全性和稳定性略差,还非常规,更重要的是它容易发生失火、爆炸的情况。如果遇到极端碰撞情况,爆炸时只能祈祷上帝了。其中特斯拉Model S就是搭载松下最新的锂电池,它用软件解决充电放电中的安全问题,这就是特斯拉最大的优势。但即使如此,它的安全性也是最低的。结果大家都看到了~
以比亚迪为代表的车企用的是铁电池,它的优势是价格、功率密度、性能等各方面均衡,而且造价便宜。但就是太重,而且极端情况下(冬天),电量会掉的很快,但目前仍然是主流电池。
总体来说,氢燃料电池和锌空气电池发展不成熟,还需要建立一整套完整的产业链才能商业化;飞轮电池造价太高,只有超跑能用得起;锂电池未来很长一段时间都是主流,其中三元锂电池性能强密度高,但是造价高且安全性弱;铁电池各方面均衡,安全性好,是目前最被看好的电池。
所以很多人说特斯拉用松下的三元锂电池就是有良心的象征,比亚迪用铁电池就是偷空减料,这是不对的。电池还有很长一段的路要走,谁好谁坏还没有定论。
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