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新能源汽車動力鋰電池重要參數盤點

鉅大LARGE  |  點擊量:2797次  |  2020年06月05日  

伴隨著國家一系列鼓勵政策的出臺,我國新能源汽車產業正高速上升,隨之瘋狂的是,新能源汽車的動力核心——動力鋰電池。動力鋰電池是新能源汽車的核心部件。


電池早在200多年前就已問世。1799年,意大利物理學家AlessandroVolta把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水里,發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。于是,他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片,平疊起來。用手觸摸兩端時,會感到強烈的電流刺激。AlessandroVolta用這種方法成功地制成了世界上第一個電池──伏特電堆。這個伏特電堆實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗,電報機的電力來源。1859年法國著名物理學家、發明家Gastonplanté研發了世界上第一塊鉛酸蓄電池。1970年,埃克森公司的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,制成首個鋰離子電池。


自從第一個電池問世,電池就不斷發展,還出現了鋰聚合物電池、太陽能電池和燃料動力電池等。目前新能源汽車所用的動力鋰電池重要有鎳氫電池、鋰離子蓄電池和鉛酸電池。鎳氫電池面對淘汰,鉛酸電池全憑保有量在支撐,目前以鋰離子電池最為主流。所謂鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的電池。當電池充電時,鋰離子從正極中脫嵌,在負極中嵌入,放電時反之。


衡量電池性能的重要參數有能量密度、穩定性、循環壽命這幾個參數。在技術方面,動力鋰電池最核心的技術在于材料。鋰動力鋰電池按正極材料劃分重要有鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。四類鋰離子電池的重要性能指標如下表:


幾類重要鋰離子電池的重要參數表


鈷酸鋰是鋰離子電池正極材料的鼻祖,重要優點是能量密度大,缺點是穩定性差,即安全性低。特斯拉使用此類電池重要是為了得到超強的續航能力。三元材料即鎳鈷錳三種正極材料按一定比例混合的材料,能量密度突出,但安全性一般,是國際上動力鋰電池研發方面的主流方向。錳酸鋰因綜合水平出色目前市場占有率領先,其中日韓的錳酸鋰離子電池技術領先全球。磷酸鐵鋰穩定性和壽命極好,國內對此技術實力雄厚,國家也投入大量資金,而制約其大量使用的缺點是能量密度低、一致性差。一致性即同型號單個電池之間的重量、電壓、內阻等關鍵指標的偏差程度。偏差越大一致性越差。電動汽車是把大量的單個電池通過串聯和并聯的方式組成電池組。串的越多,不一致性放大倍數越多,電池使用壽命越短。


關于這四類電池的應用,每種鋰離子電池都有其適用的車型。純電動汽車對成本、續航要求高,因此三元鋰離子電池更加有潛力。插電混合動力汽車要經常高功率放電,而且充放電頻率高,故適宜用磷酸鐵鋰。低速電動汽車對能量密度要求不高,鉛酸電池較鋰離子電池具有較低的價格故在此類市場還有一定的生存價值。電動自行車用的電池少,因而三元鋰離子電池取代鉛酸電池是必然趨勢。


目前國內較大的動力鋰離子電池廠商,大多是由消費類鋰離子電池廠商轉型而來,而動力鋰離子電池安全性和技術標準高出消費類鋰離子電池很多。國內公司單體的電池質量可能更好,若用于整車這些電池品質還有待發展。與日韓電池巨頭相比,我國廠商在安全性和一致性上還存在差距。其中一個重要的原因是國內一些生產工藝參數的要求沒有國外公司高,導致產品差異性比較大。目前,國外電池巨頭已紛紛殺入我國市場,未來幾年動力鋰電池行業競爭激烈,要想占領動力鋰電池行業的半壁江山必須要不斷技術創新同時要穩扎穩打。


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