动力电池作为新能源汽车的心脏和唯一的动力来源,是整车中最重要的系统,占整车成本高达30%—40%。
随着新能源车的逐步发展,动力电池也在行业的快速发展过程中有了长足的进步,逐步发展为磷酸铁锂电池和三元锂电池两种动力电池类型。那么,作为消费者的我们,在选车时该如何看待两款电池呢?下面就让我们来一起了解一下。
三元锂电池
三元锂电池,又称三元聚合物锂离子电池,指使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂作为正极材料的锂电池。
三元锂电池的正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料的三元复合材料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。负极材料则是常见的石墨。
三元锂电池能够受到众多车企的青睐,说明其肯定拥有着远优于其他电池的优越性能。作为一种集高能量密度和高电压为一体的储能装置,三元锂电池形成了三种材料三相的共熔体系,由于三元协同效应,其综合性能优于任一单组合化合物。
首先,就是拥有着高能量密度。由于采用了更活泼的金属元素,主流的三元锂电池能量密度普遍在140wh/kg-160wh/kg,而高镍配比的三元锂电池为160wh/kg-180wh/kg,甚至部分三元锂电池的能量密度已经能够达到180wh/kg-240wh/kg。
第二,充放电效率高。采用比较好的充电设备给三元锂电池充电的效率大概在95%左右,锂电池本身的充电效率约99.5%。如果同时考虑到放电时的损耗,则整个充放电过程效率也有90%左右。
最后,低温性能好。三元锂电池在低温环境下仍然可以保持较高的容量和功率输出,不会出现明显的性能下降。在-20℃的极端环境条件下,三元锂电池仍可保持正常电池容量的80%左右。
但是,三元锂电池的缺点也很突出。首当其冲的就是安全事故问题。锂离子电池容易发生电池热失控,在250-300℃会分解,原因包括过充诱发电池正极材料产气使得电池胀裂,快充导致电池负极析锂诱发短路,以及快充快速升温从而使电解质液体燃烧等。
最后是电池循环寿命短。三元锂电池的理论寿命是2000次,但基本上到1000次循环时,容量就衰减到60%。就算是业界较为优秀的特斯拉,经过3000次也只能保持70%的电量。
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池,是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池。
目前磷酸铁锂电池的热稳定性和安全性是最好的,电池热失控温度普遍在500摄氏度以上,因此电池自燃的风险很低。
其次,因为磷酸铁锂电池的正极材料电化学性能比较稳定,所以,在充放电过程中电池的结构不会发生变化,不会燃烧爆炸,并且即使在短路、过充、挤压、针刺等特殊条件下,仍然是非常安全的。
与此同时,磷酸铁锂电池的循环寿命也比较长。当电池充放电循环次数大于3500次以后,电池寿命才会开始衰减,相当于可以使用10年之久。
最后,磷酸铁锂电池的价格也有着巨大的优势。
当然,风险与收益是并存的。
磷酸铁锂电池的能量密度普遍在110wh/kg,即使是比亚迪独创的刀片电池,能量密度也只有140wh/kg-150wh/kg,仅为市面主流三元锂电池的最低水平。
磷酸铁锂电池的充放电效率也比较低,相比于三元锂电池90%的充电效率,磷酸铁锂电池80%的充电效率有着明显的劣势。
最后,磷酸铁锂电池的低温性能差。磷酸铁锂电池在低温环境下会出现容量损失和内阻增加的现象,在-20℃条件下,磷酸铁锂电池只能保持正常电池容量的约50%—60%。
总结
在乘用车市场,磷酸铁锂电池的装机量远超三元锂电池,不过后者凭借较高的能量密度优势,在高端电动车上比较受青睐。
相信在未来,两种电池会在属于各自的领域内继续书写着历史。
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