锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的一种二次电池;我们按正极材料的不同,可以分为锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、三元材料(三元锂)六种。
这六种锂电池也是目前最为主流的电池技术,但是我们在购车时销售并不会过多向咱们卡友去解读电池技术,更多地仅是介绍一下电池容量、充电时间、续航里程等简单的数据,导致有很多卡友很难搞清楚这些锂电池有什么差异。接下来,我们简单的看看这四种锂电池有着怎么样的特性和优劣势:
● 锰酸锂电池:锰酸锂电池最大的优点就是资源丰富,制造成本相对较低,而且在安全性方面和低温方面的性能也强。
但由于锰活跃的化学性状,导致锰酸锂电池不稳定,在温度较高的时候容易分解产生气体,高温性能比较差、另外它的循环寿命也比较差、衰减快,用在电动车之上可能开不了几年就得去换电池。
● 镍酸锂电池:镍酸锂电池能量密度最大。其理论质量能量密度为274mAh/g,实际量产产品的能量密度约为190~210mAh/g,远超钴酸锂离子电池和磷酸铁锂离子电池的能量密度,同时其工作电压较高,用来驱动电机十分强悍。
但是镍酸锂电池最大的缺点就是制造条件艰难、热稳定性、循环寿命差,不是很适合在需要经过高频次、大量充放电的新能源车上使用。
● 钴酸锂电池:钴酸锂电池的良品率、单体一致性极高,适宜量产,曾经是早期特斯拉选择的电池技术。
但钴酸锂离子电池在能量密度、比功率、使用寿命方面的表现并不突出而且安全性能也较差,现如今更多运用在小型电子设备之上。
● 钛酸锂电池:钛酸锂电池具有稳定的三维晶体结构,在充放电过程中材料结构基本不会发生变化,可避免因热失控导致电池起火、爆炸等隐患。被称为“零应变材料”,可以称得上是锂电池中最可靠最安全的电池。
其缺点也很明显,售价高,能量密度低,在纯电车的领域,钛酸锂电池应用仅在公交车和港口倒短摆渡车等小众领域使用。
从成本、安全、性能等综合因素考量,目前市面上的车用动力电池主要以下文的磷酸铁锂及三元锂电池为主。
● 磷酸铁锂电池:是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,这种蓄电池的优点是循环寿命长,可以很轻松达到2000次以上,所以它的寿命很长。而且磷酸铁锂电池可以耐受350-500摄氏度的高温而不发生起火和爆炸,即使撞击或者穿刺之后也不会燃烧,安全性能高。比如比亚迪的“刀片电池”就属于磷酸铁锂电池技术。
当然,磷酸铁锂电池仍然存在着缺点,那就是能量密度低和低温性能差。与三元锂电池相比,同样重量的电池,磷酸铁锂相比三元锂要少存储很多的电能;如果在东北等严寒天气使用,磷酸铁锂电池不仅会发生冷启动困难、续航里程缩水的情况,严重甚至会影响到电池使用寿命。
● 三元锂电池:三元锂电池又叫三元聚合物锂电池。是指正极材料使用锂镍钴锰或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池。一般分为镍钴锰酸锂(如蔚来)和镍钴铝酸锂(如特斯拉)两种,镍钴锰酸锂离子电池和镍钴铝酸锂离子电池在性能上差别不大,所含的镍钴锰或镍钴铝三种元素的比例可以根据实际需要进行调整。
三元锂电池的主要特性是体积更小,容量密度更高,耐低温,比功率理想且可控,循环性能好,在一天一充的情况下可用约6-7年左右,基本能满足纯电车辆整车寿命周期的需求。
但是三元锂电池的安全性没有磷酸铁锂电池高,遇到撞击、过热等极端情况是还是很容易发生燃烧和爆炸,并且它单体一致性也并不怎么好,放在电动车上使用需要非常精准的热管理系统才能保证它的正常工作。
● 编后语
我们总的来看,受制于技术的限制,现如今并没有一个“完美”的动力电池技术方案,我们在日常购车时还是得看我们平常所运营的条件来选择,比如经常行驶东北地区的卡友,尽可能选择低温电池性能不缩水的三元锂电池的纯电车;如果您所运营的工况较差,建议还是选择更稳定更安全的磷酸铁锂的车型为宜。(文/张夼源 图/卡车之家 部分图源于网络)
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