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怎樣區(qū)分鈦酸鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池?

發(fā)布人:郎凱威電子科技 時間:2022-03-12 來源:工程師 發(fā)布文章

磷酸鐵鋰電池:是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素,原料價格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富,不會有供料問題。其工作電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長,在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。


磷酸鐵鋰電池優(yōu)點


相比目前市面上較為常見的鈷酸鋰和錳酸鋰電池來說,磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點:更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。


磷酸鐵鋰電池缺點


磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰離子電池的能量密度較低;材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差;產(chǎn)品一致性差;知識產(chǎn)權(quán)問題。


鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對比分析


鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰的分析與比較


在純電動汽車領(lǐng)域,電池多為磷酸鐵鋰或者三元鋰,而近來格力欲收購的銀隆客車,其核心競爭力則是另辟蹊徑的鈦酸鋰電池。


國內(nèi)汽車廠商應用比較多的還是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。鈦酸鋰目前還未規(guī)?;?。并且鈦酸鋰電池價格高(生產(chǎn)成本高,濕度控制要求高),每瓦時9元左右,與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時2元左右的差距也是很大的。


鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰相比究竟孰優(yōu)孰劣?這還要從兩種電池的性能說起。眾所周知,鋰電池性能主要由正極、負極、電解液和隔膜決定,其中正、負極材料對電池的關(guān)鍵指標,如容量、能量密度、循環(huán)壽命、安全性、倍率性能、成本等有重要影響。


鈦酸鋰電池打破以石墨烯為負極的傳統(tǒng)電池技術(shù)路線,改以鈦酸鋰為負極材料,這讓它成為同行眼中的異類。但正是鈦酸鋰自身的特性,讓這種材料的電池有著顯著特點。


鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對比分析


以磷酸鐵鋰-石墨烯、三元-鈦酸鋰兩種鋰電池為例,單從能量密度來看,鈦酸鋰電池處于劣勢。東北證券研報指出,目前磷酸鐵鋰電池實際比能量為100-120Wh/kg,其中特斯拉采用的鎳鈷鋁三元電池更是達到252Wh/kg,而銀隆鈦酸鋰電池只有90Wh/kg,僅為某些石墨類負極材料電池的一半。


再從成本看,鈦酸鋰電池也沒有優(yōu)勢。目前,銀隆鈦酸鋰電池原材料包括氫氧化鈦和氫氧化鋰,其價格高于石墨類負極材料。根據(jù)中國電池網(wǎng)調(diào)研結(jié)果,目前磷酸鐵鋰、三元電池成本在1100元/kwh-1200元/kwh,而鈦酸鋰電池成本約為三元電池2-3倍。


能量密度低一倍、成本又高出2-3倍,鈦酸鋰電池如何參與市場競爭?顯然,是它自身的獨特優(yōu)勢打動了部分業(yè)內(nèi)人士。


鈦酸鋰電池的安全性一枝獨秀


鈦酸鋰作為負極材料時電位平臺高達1.55V,比傳統(tǒng)石墨負極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術(shù)專家盧藍光曾表示,電池快速充電時對負極電壓需求比較低,但如果過低,鋰電池就容易析出非?;顫姷慕饘黉?,這種鋰離子不僅導電,還能跟電解液起反應,然后釋放熱量,產(chǎn)生可燃氣體,引發(fā)火災。而鈦酸鋰因為高出來的1V電壓避免了負極電壓為0的情況,也就間接避免了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。


由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達到安全使用,也體現(xiàn)出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優(yōu)勢。目前,銀隆鈦酸鋰電池的安全工作溫度區(qū)域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總?cè)萘康?4%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。


鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對比分析


此外,由于鈦酸鋰電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應變材料,這使其有著極長的壽命。銀隆董事長魏銀倉曾表示,銀隆鈦酸鋰電池壽命可達30年,與汽車使用壽命相當,而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰電池成本更低。


鈦酸鋰的最后一個優(yōu)勢是快速充放電能力強,充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。


基于鈦酸鋰電池的這些技術(shù)特點,業(yè)內(nèi)人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。拿公交車來說,一般單趟里程不超過40公里,每次終點站進站等待到下次發(fā)車時間間隔至少需要幾分鐘時間。這時鈦酸鋰電池能量密度低的劣勢不會影響客車的使用,反而體現(xiàn)出電池快充的好處。作為公共交通工具,公交車對電池的安全性、耐用性都提出了更高要求。


6款搭載鈦酸鋰電池的新能源客車進入工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(2017年第四批),意味著官方對這一電池技術(shù)成熟度的認可。隨著后期補貼落實到位,鈦酸鋰電動客車的售價也將有所下降,未來有望持續(xù)拉動其銷量。面對巨大的新能源客車市場,鈦酸鋰企業(yè)開始擴產(chǎn)。


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