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电车资源栏目: 商用车 乘用车

电池之争:三元材料动力锂离子电池为何被建议暂缓使用在商用车上?

  • 2016-01-21 14:39
  • 来源:电动汽车资源网

摘要:动力电池作为新能源汽车的“心脏”,一直有着磷酸铁锂与三元锂电池的技术路线之分。为何三元材料动力锂电池要暂缓在商用车上使用,三元材料动力锂电池与磷酸铁锂动力锂电池究竟有何区别?

动力电池作为新能源汽车的“心脏”,一直有着磷酸铁锂与三元锂电池的技术路线之分。针对电动汽车资源网一文“重磅独家|或将暂缓在新能源商用车上使用三元材料动力电池 三元电池厂要哭了”中也提出,三元材料动力锂离子电池与磷酸铁锂动力锂离子电池相比,存在较大的安全风险,而商用车(尤其是商用客车)乘员较多,一旦发生事故,可能带来严重后果。笔者首先想到的是为何三元材料动力锂电池要暂缓在商用车上使用,三元材料动力锂离子电池与磷酸铁锂电池究竟有何区别?

磷酸铁锂电池VS三元锂电池

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,其特色是不含钴等贵重元素,原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富,不会有供料问题。其工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长,在高温与高热环境下的稳定性高。

优点:相比目前市面上较为常见的钴酸锂和锰酸锂电池来说,磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点:更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属(原材料成本低)、支持快速充电、工作温度范围广。

缺点:磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低;材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差;产品一致性差;知识产权问题。

三元锂电池

正极材料使用镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)三元正极材料的锂电池。"三元"材料指的是正极是三元,负极是石墨的通常说法中的"三元动力电池"。而在实际研发应用中,还有一种正极是三元,负极是钛酸锂的,通常被称为钛酸锂,其性能比较安全,寿命比较长

优点:三元锂电池能量密度高,循环性能好于正常钴酸锂。目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。

缺点:三元锂电池主要有镍钴铝酸锂电池、镍钴锰酸锂电池等,由于镍钴铝的高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH 值过高易使单体胀气,进而引发危险,目前造价较高。

标准对比:


磷酸铁锂电池

三元电池

标准电压

3.2V

3.7V

工作电压

3.0~3.3V

2.4~4.2V

能量密度

~125

~170

工作温度(充电)

−10℃~55℃

0~45℃

工作温度(放电)

−20℃~60℃

-20~60℃

标准放电

2~5C

0.2C

专家观点:

中国工程院院士陈立泉曾表示,在现阶段,磷酸铁锂的量产成熟度要比三元材料、多元复合材料更高。从材料层面讲,磷酸铁锂比三元材料、多元复合材料具有更高的安全性,但三元材料、多元复合材料在能量密度方面比磷酸铁锂有优势。

欧阳明高教授也曾表示:电动汽车安全性重于一切,从选择动力电池路线时就要考虑。对于客车尤其是12米大客车来说,一旦出现安全事故,车上那么多人很难逃生,所以安全性成为这类客车首要考虑问题,采用磷酸铁锂电池更合适。若想引入三元电池到客车上,要慎之又慎,因为三元单体电池安全性在实验室检测时都是不合格的,所以还是要坚持磷酸铁锂路线。

中国汽车工业协会副秘书长许艳华也表示,建议暂停受理三元电动大巴免车购税申报许艳华说:目前我们只是担心三元材料电池在国内刚刚起步,用于电动客车的安全性开发和验证都不够,相关测试标准不健全,有潜在风险,因此,我们已经建议工信部暂停受理使用三元锂离子电池纯电动大巴享受免车购税公告目录申报,在此期间组织相关专家对三元锂离子电池纯电动大巴的公告申报条件进行深入研讨,并建议组织行业专家开展三元锂离子电池安全专项课题研究。

此外,扬子江雷洪钧博士也认为,大客车更适合用磷酸铁锂电池。雷博士说,客车需要寿命长、安全性高可以快充的电池,比如负极材料钛酸锂。为什么钛酸锂的安全性更高,因为钛酸锂负极的充电电位比较高。在安全性上被看好的磷酸铁锂电池正极的热稳定性非常好。一旦发生化学反应吗,相比较三元电池来说,磷酸铁锂反应程度不会像三元材料那么剧烈。

总而言之:

三元动力电池的功率密度为190wh/kg远高于磷酸铁锂的120wh/kg。在满充情况下,三元动力电池的续航里程为380公里左右,而磷酸铁锂只能达到约200公里。但是,磷酸铁锂拥有三元材料无可比拟的优越性——安全。

从不同车型搭载电池种类看,客车领域搭载电池以磷酸铁锂为主,占比达88%三元锂电池仅占12%;乘用车领域,搭载三元电池占比达69% ,磷酸铁锂电池占比29%,锰酸锂电池占比只有2%

对于磷酸铁锂与三元锂电池而言,它们都各有春秋,无法辨别其孰优孰劣。两者的论战,从性能与设计路线来看,能体现明显的差异。但出于对车辆安全性方面考虑,乘用车更适合搭载三元锂电池,商用车(特别是客车、大巴车等)更适合搭载磷酸铁锂。所以,论战的焦点不是孰优孰劣,而是哪种电池适合搭配在哪种车型上。

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