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一(yī / yì /yí)文講清:磷酸鐵锂和(hé / huò)三元锂電池的(de)區别

來(lái)源:安徽江淮客車有限公司 發布時(shí)間:2023-07-05 14:24

       近年來(lái),随着環保、節能減排政策的(de)實施,新能源汽車得到(dào)了(le/liǎo)前所未有的(de)發展。但對于(yú)新能源汽車來(lái)說(shuō),續航、充電和(hé / huò)安全是(shì)消費者最關心的(de)三大(dà)問題,其性能好壞在(zài)很大(dà)程度上(shàng)取決于(yú)電動汽車的(de)動力來(lái)源——電池。

      新能源汽車的(de)電池有何不(bù)同?它們之(zhī)間有什麽區别?哪個(gè)更靠譜?哪一(yī / yì /yí)款更适合你的(de)電動車?

      電池的(de)種類很多 ,可分爲(wéi / wèi)化學電池、物理電池和(hé / huò)生物電池。按結構分類,可分爲(wéi / wèi)電池和(hé / huò)燃料電池兩大(dà)類。從種類上(shàng)講,現在(zài)新能源汽車使用的(de)電池屬于(yú)化學電池,常見的(de)有鉛酸、钛酸锂、钴酸锂、磷酸鐵锂、鎳钴錳、鎳钴鋁五種動力電池。其中磷酸鐵锂(簡稱LFP)和(hé / huò)三元锂電池(簡稱NCM)能量密度更高、性能更穩定,是(shì)目前電池市場上(shàng)流通最廣的(de)兩種電池,也(yě)是(shì)應用最廣泛的(de)主流電源用于(yú)電動汽車。

      因爲(wéi / wèi)目前市場上(shàng)流通的(de)是(shì)LFP和(hé / huò)NCM锂電池,所以(yǐ),下面我們就(jiù)着重介紹這(zhè)兩種電池,了(le/liǎo)解一(yī / yì /yí)下這(zhè)兩種電池的(de)區别。

      能量密度:NCM > LFP

      能量密度是(shì)評價電池性能的(de)重要(yào / yāo)指标。一(yī / yì /yí)般來(lái)說(shuō),能量密度越高,電池單位重量或體積所能容納的(de)電量就(jiù)越多,續航裏程也(yě)就(jiù)越遠。

     例如,兩塊重量和(hé / huò)大(dà)小相同的(de)礦石,一(yī / yì /yí)塊雜質多一(yī / yì /yí)點,一(yī / yì /yí)塊雜質少一(yī / yì /yí)點,提取率高一(yī / yì /yí)點,無疑會更有價值。因此,同樣體積下,能量密度越高,蓄電能力越強。

        LFP由于(yú)其固有的(de)化學特性,電荷低,能量密度約爲(wéi / wèi)140Wh/kgNCM電壓高,能量密度基本在(zài)240kWh/kg。也(yě)就(jiù)是(shì)說(shuō),同等重量下,NCM的(de)能量密度是(shì)LFP的(de)1.7倍。 

      目前NCM锂電池有NCM523、NCM622和(hé / huò)NCM811三種,其中NCM811電池是(shì)主流應用電池。鮮爲(wéi / wèi)人(rén)知的(de)是(shì),這(zhè)三種锂電池都是(shì)根據正極材料中鎳、钴、錳的(de)比例來(lái)命名的(de),比如811電池。負極材料主要(yào / yāo)由80%的(de)鎳、10%的(de)钴和(hé / huò)10%的(de)錳組成。簡單來(lái)說(shuō)就(jiù)是(shì)在(zài)之(zhī)前NCM的(de)基礎上(shàng)将電極材料改爲(wéi / wèi)8:1:1。

      随着對電池壽命的(de)要(yào / yāo)求越來(lái)越高,高鎳NCM811是(shì)電池發展的(de)重點突破方向。選擇它的(de)主要(yào / yāo)原因是(shì)鎳含量的(de)增加會促進三元(鎳钴錳)正極材料的(de)比容量上(shàng)升,可以(yǐ)進一(yī / yì /yí)步擴大(dà)電池的(de)能量密度,以(yǐ)及電能儲存能力會随着能量密度的(de)增加而(ér)上(shàng)升。

      安全性:LFP > NCM

       由于(yú)材料的(de)原因,LFP 具有最好的(de)熱穩定性。電熱峰值超過350℃,化學成分在(zài)500℃至600℃之(zhī)間開始分解。但其耐低溫性能較差,3500mAh容量的(de)pack,在(zài)-10℃環境下工作,100次充放電循環,已經處于(yú)報廢狀态。

      相比之(zhī)下,NCM材料不(bù)穩定,往往在(zài)200度左右容易分解,電解液在(zài)高溫作用下會迅速燃燒,引發連鎖反應,甚至引起車輛自燃!所以(yǐ)很多搭載NCM锂電池的(de)新能源汽車都需要(yào / yāo)加入溫度保護和(hé / huò)BMS來(lái)保護電池。所以(yǐ)在(zài)高溫下,磷酸鐵锂的(de)安全性是(shì)比較高的(de)。

      低溫性能:NCM > LFP

       冬季電動車續航裏程衰減普遍,磷酸鐵锂電池的(de)低溫性能比三元锂電池差。磷酸鐵锂的(de)溫度下限爲(wéi / wèi)-20℃,低溫環境電性能較差。

       LFP容量保持率在(zài)0℃時(shí)約爲(wéi / wèi)60-70%,-10℃時(shí)約爲(wéi / wèi)40-50%,-20℃時(shí)約爲(wéi / wèi)20-30%。NCM的(de)低溫極限爲(wéi / wèi)-30℃,低溫放電性能好。在(zài)與LFP同等低溫條件下,冬季續航裏程衰減小于(yú)15%,明顯高于(yú)LFP。冬季電動車續航裏程衰減普遍,磷酸鐵锂的(de)低溫性能比三元锂電池差。

       壽命:LFP > NCM   

      電池壽命是(shì)電池在(zài)反複充放電後的(de)衰減,一(yī / yì /yí)般電動車充滿電後,有效電量衰減到(dào)原來(lái)電量的(de)80%以(yǐ)下,這(zhè)就(jiù)意味着需要(yào / yāo)更換電池了(le/liǎo),更換标準與手機相同。

      一(yī / yì /yí)般來(lái)說(shuō),LFP的(de)完整充放電循環次數可達3500次以(yǐ)上(shàng)。每次充放電後,電量都會衰減一(yī / yì /yí)次,衰減數次後,原來(lái)的(de)電量将不(bù)足80%。例如它每天循環一(yī / yì /yí)次,LFP 需要(yào / yāo)将近 10 年的(de)時(shí)間才能開始衰變和(hé / huò)更換。

     與 LFP 不(bù)同,NCM 的(de)壽命比 LFP 電池短。完成2000次以(yǐ)上(shàng)的(de)充放電循環後,會開始出(chū)現衰減現象,時(shí)間一(yī / yì /yí)般爲(wéi / wèi)6年左右。但是(shì),通過電池管理等方法,可以(yǐ)稍微延長電池壽命,但隻能延長一(yī / yì /yí)點點。

     當然,電池組的(de)壽命并不(bù)是(shì)單個(gè)電芯壽命的(de)總和(hé / huò)。作爲(wéi / wèi)組合,如果其中電池的(de)性能高度一(yī / yì /yí)緻,則電池組的(de)壽命隻能接近單個(gè)電池的(de)壽命。

     制造成本:NCM > LFP

    關于(yú)成本,LFP 也(yě)有巨大(dà)的(de)優勢。它們不(bù)含貴金屬(鎳钴元素),因此生産成本更低NCM使用多種鎳、钴、錳材料,生産高鎳電池對工藝環境要(yào / yāo)求比較嚴格,目前成本較高

    其次,近年來(lái),锂、钴等金屬資源面臨緊缺問題,尤其是(shì)钴金屬,價格暴漲,報價超過20萬元/噸。而(ér)一(yī / yì /yí)噸電解鎳的(de)價格,現在(zài)也(yě)在(zài)11萬元左右。于(yú)是(shì),不(bù)少電池企業不(bù)得不(bù)轉向811,提高鎳含量,降低钴含量,從而(ér)降低成本。

     結合能量密度、低溫性能、安全性、使用壽命和(hé / huò)成本這(zhè)些因素,LFP和(hé / huò)NCM各有優勢,但誰勝誰負還真不(bù)好說(shuō)。

     在(zài)實際使用中,磷酸鐵锂具有耐高溫、安全穩定性強、價格低廉、循環性能更好等優點。原材料價格低廉,地(dì / de)球上(shàng)有豐富的(de)磷鐵資源,不(bù)存在(zài)材料供應問題。 

      NCM在(zài)儲能密度方面具有絕對優勢,可滿足消費者對電動汽車長續航裏程的(de)重要(yào / yāo)需求。在(zài)制造成本上(shàng),NCM的(de)成本也(yě)在(zài)逐漸下降。未來(lái)随着主機廠BMS的(de)進一(yī / yì /yí)步叠代優化,NCM的(de)熱管理将得到(dào)更好的(de)解決。可以(yǐ)預見的(de)是(shì),NCM 電池組在(zài)長續航電動汽車中仍占主導地(dì / de)位。

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