鉅大LARGE | 點擊量:1180次 | 2020年10月19日
詳解鋰離子電池分類以及動力鋰電池主流技術(shù)
鋰離子電池按照正負極使用的材料不同,通常分兩大類:
鋰金屬電池,也就是使用二氧化錳為正極材料,金屬鋰或其合金金屬為負極材料的電池;鋰離子電池,使用鋰合金金屬氧化物為正極材料,石墨為負極材料電池。
鋰金屬電池其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電,所以不屬于二次電池。關(guān)于新能源汽車來講,我們平時說的鋰離子電池,就是指鋰離子電池。
鋰離子電池重要由正極(含鋰化合物),負極(碳素材料),電解液,隔膜四個部分組成:
電池充電時,正極上鋰原子電離成鋰離子和電子(脫嵌),鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極,得到電子,被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中(插入);
電池放電時,嵌在負極碳層中的鋰原子,失去電子(脫插)成為鋰離子,通過電解液,又運動回正極(嵌入);
鋰離子電池的充放電過程,也就是鋰離子在正負極間不斷嵌入和脫嵌的過程,同時伴隨著等當量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多,充放電容量就越高。
分類
因正極材料不同,鋰離子電池重要分為:磷酸鐵鋰(LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰(NCA),負極材料重要采用石墨碳材料。
各類型的化學成分,結(jié)構(gòu)以及重要性能比較如下:
技術(shù)路線
基于上表,我們來理一理不同類型鋰離子電池在市場的應(yīng)用情況。
先說說鈷酸鋰,作為鋰離子電池的鼻祖,當然也可能是作為動力鋰電池先試試水,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低,事實證明其并不適用作為動力鋰電池。為了彌補這個缺點,特斯拉運用了號稱世界上最優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)來保證電池的穩(wěn)定性。鈷酸鋰目前在3C領(lǐng)域的市場份額很大。
第二是錳酸鋰離子電池,重要最先由電池公司AESC提出,這個AESC來頭可不小,是日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司(NEC)的合資。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風,由于其價格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因為這種不溫不火的特性,其逐步被新的技術(shù)所替代。
接著是磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩(wěn)定好,壽命長,且具有成本優(yōu)勢,特別適用于要經(jīng)常充放電的插電式混合動力汽車,但其缺點是能量密度一般。
最后是三元鋰離子電池,作為冉冉升起的新星,能量密度可達最高,但安全性相對較差。關(guān)于續(xù)航里程有要求的純電動汽車,其前景更廣,是目前動力鋰電池主流方向。
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