鉅大LARGE | 點擊量:1014次 | 2019年03月13日
快充型動力電池的材料體系分類
目前廣泛應用于大巴的新型快充動力電池主要由兩個材料體系構(gòu)成:磷酸鐵鋰電池與鈦酸鋰電池,但是該兩個材料體系無論是材料本身的容量比,還是因為為了提升倍率特性而優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)設計的原因,快充型鋰電池能量密度普遍較低,下面我們簡單介紹一下兩個材料體系的特點與現(xiàn)存的問題。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池因為其所具有的安全性,一直以來都受到大巴動力電池的青睞,磷酸鐵鋰快充技術主要是基于材料本身的安全特性,對傳統(tǒng)材料體系及電芯結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化而研制的。通過使用支持快充的石墨負極材料,對其進行表面綜合優(yōu)化處理,提高其在各方向接收鋰離子的能力,加快鋰離子的嵌入速率,降低充電時產(chǎn)生鋰枝晶的可能,改性后的石墨同時可以兼顧快充與能量密度的優(yōu)點。
對于正極材料本身,通過添加雜志改性與表面包覆技術處理,優(yōu)化材料本身的導電性,加快離子流通速度也是提升充電速度的一個重要方向。
另外一個需要考慮的要素是電壓與安全性的問題。學過電化學的人知道,電池電壓越高,正極氧化性越強,與電解液的反應越劇烈。而在高溫下,各種反應會加劇,電池非常怕高溫下工作,發(fā)生危險的系數(shù)會很高。因此:高溫+高電壓最糟糕,在這一點上,磷酸鐵鋰本身電壓就比較低(3.45V),加上CATL為其配備的與快充電池配合的溫控系統(tǒng),針對磷酸鐵鋰的充放電程度(SOC)與溫度來進行優(yōu)化的充電制度調(diào)整,從而進一步保證了安全性。而在磷酸鐵鋰VS三元材料這一老話題中,安全一直是磷酸鐵鋰的一大根本優(yōu)勢,在大巴領域中該特性的意義更為重要。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
總結(jié):磷酸鐵鋰快充動力電池能量密度不如三元體系電池高,因此在小型乘用車上難以保證續(xù)航里程,只能在大巴等空間容量較大,可以在運行范圍內(nèi)及時充電的條件下使用。
鈦酸鋰電池
我們都知道鈦酸鋰具有非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特性,所以鋰電池提供了極好的循環(huán)壽命與安全特性以及快充能力,低溫性能優(yōu)秀也是鈦酸鋰電池的一大優(yōu)勢。
鈦酸鋰電池通常都以三元為正極材料,這樣可以獲得2.3V的對外輸出電壓,但是鈦酸鋰電池同樣也存在能量密度低的問題,目前的水平應該在70-90Wh/g,較三元-石墨電池相關非常懸殊。
另外,鈦酸鋰的脹氣問題很突出,通過電解液的調(diào)整,可以基本控制鈦酸鋰固有的脹氣問題。如果要把鈦酸鋰用于制備能量密度更高的軟包電池,其對脹氣又很敏感,電池不能做大。也就是說,材料體系可能在一定程度上限制了其電池技術路線的發(fā)展。此外鈦酸鋰電池的成本明顯高于其他材料體系電池。
總結(jié):鈦酸鋰電池具有優(yōu)秀的壽命、安全性、低溫適應性優(yōu)勢,但是成本較高,能量密度較低,同樣無法使用到小型乘用車輛上,目前僅在電動大巴上進行推廣,另外基于鈦酸鋰的壽命特性,對于投資回收期較長的大型電站儲能未來可能是最佳的使用場合。
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