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三元锂电池VS磷酸铁锂电池,哪个更好?

  电池作为电动汽车的动力来源,自然是最重要的部件之一。电动汽车的续航、充放电等用途也与电池的性能密不可分。目前国内动力电池主要分为两大派系,根据正极材料不同分为磷酸铁锂组和三元材料组。虽然都是二次电池,可以反复充放电使用,但是由于材质的不同,在使用水平上体现出来的性能还是有很大的差别的。


  三元锂电池vs磷酸铁锂电池


  想知道哪种电池更好,我们首先要对两者之间的区别有一个简单的了解。


  所谓磷酸铁锂电池,是指以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池。这类电池的特点是不含贵金属元素(如钴等)。由于不含贵金属材料,磷酸铁锂电池的原材料成本可以压缩得非常低。在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、价格低廉、循环性能更好等优点。

 


  三元锂电池是指以镍钴锰酸锂为正极材料,石墨为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同,三元锂电池具有高电压平台,这意味着在相同体积或重量下,三元锂电池具有更大的比能量和比功率。此外,三元锂电池在高倍率充电和耐低温方面也有很大优势。


  客观来说,技术没有好坏之分,也没有优差之分,不同的技术它适用于不同的产品或环境。仅就电池而言,没有谁更好谁更差这样的事情。它只是应用于实际使用场景。与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池更适合现在和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、三元锂电池低温放电性能更好


  中国幅员辽阔,气候复杂。从最北端的东北三省到最南端的海南群岛,气温变化十分丰富。以北京为例。作为电动汽车的主要市场,北京夏季最高气温在40°C左右,而冬季则基本保持在-16°C甚至更低。这样的温度范围显然适合低温性能更好的三元锂电池。所以,注重高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬天会显得有些乏力。


  “相对25℃容量”是指不同温度条件下的放电容量与25℃时的放电容量之比。该值可以准确反映不同温度条件下电池寿命的衰减情况。越接近100%,电池性能越好。以25°C为参考室温,在55°C的高温和25°的常温下放电时,两种电池的放电容量几乎相同。但在负20°C时,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比优势明显。


  二、三元锂电池有更高的能量密度


  据国内领先的三元材料18650圆柱电池企业比克电池提供的信息,其18650电池的能量密度已达到232Wh/kg,未来将进一步提升至293Wh/kg。相比之下,目前国内主流磷酸铁锂电池的能量密度仅为150Wh/kg左右。据国内电池行业专家分析,未来几年磷酸铁锂电池的能量密度可以达到300Wh/kg,希望非常渺茫。


  与笨重的电动公交车不同,对于家用电动车来说,空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池占用车内空间较多,而且由于质量较重,使用过程中的放电寿命也会受到很大影响。相对而言,能量密度更高的三元锂电池不仅解决了重量问题,也为家用车节省了空间。


  三、三元锂电池循环寿命可以保证


  对于家用车来说,三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命远远超过了实际用户的使用习惯,让您在使用寿命上放心。以比克电池目前的大容量18650电池为例。经过1000次充放电循环后,电池容量仍可保持在原来的90%以上。由于作者本人也是电动车车主,所以也只是在全年最冷的冬天。频繁开启暖风时,可实现每2天充电一次,剩余时间基本为3-4天。以平均每年3天充电计算,1年充电约6次,完成1000次循环寿命约需8年。这基本超过了目前中国消费者的平均更换周期。


  四、三元锂电池有更高的充电效率


  除了续航,充电也是电动车实际使用中的重要环节,三元锂电池效率比磷锂铁电池有非常大的优势。


  目前市场上比较常见的充电方式是恒流恒压充电。一般在充电开始时采用恒流充电。电流较大,充电效率相对较高。电压达到一定值后,减小电流,改为恒压充电,使电池充电更充分。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。是衡量一组电池在充电过程中的充电效率的关键值。一般来说,百分比越大,恒流阶段充电的电量越高,也证明电池的充电效率更高。

 


  三元锂电池和磷酸铁锂电池在10C以下充电时,恒流比没有明显差异。当倍率在10C以上时,磷酸铁锂电池的恒流比迅速下降,充电效率迅速下降。


  五、足够安全的材料和工艺


  传统内燃机汽车最危险的部分是能量巨大的燃料,如汽油、低燃点、易爆的液体燃料,很容易造成很大的安全隐患。新能源汽车的动力电池由完整的电池管理系统(BMS)监控,可以最精准地控制每一个电池,防止事故发生。


  以比克18650电池产品为例。比克在单体电池制作过程中,选择在正负极配置保护性添加剂和反应性添加剂,防止电解液分解带来的安全问题。同时增加陶瓷隔膜、负极陶瓷涂层等安全保护措施,从根源上控制事故的发生。另外,比克小圆柱18650电池组模式让每块电池之间保持足够的安全距离,确保单节电池发生事故不会影响其他电池。


  三元锂电池引领未来动力电池市场


  在电动汽车领域,美国的特斯拉一直是国内众多车企的标杆。说到传统车企开发新能源汽车的实力,宝马i3的推出也成为了教科书般的车型。有趣的是,两款车都选择了三元锂电池作为动力电池。另一方面,在国内市场,江淮、比亚迪、北汽等多家车企也开始将原本使用磷酸铁锂电池的车型换成三元锂电池。


  同一句话:技术没有好坏之分,只有适合与不适合。国内外车企在电池类型选择上的重合,绝非巧合。相信在不久的将来,电动汽车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、良好的循环寿命和更强的安全特性,也将重新洗牌,在市场上站稳脚跟。

2021年8月25日 14:05
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