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三元鋰電池技術的相關介紹

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年05月10日  

18650號電池曾是特斯拉的傳奇,如今隨著Model3量產下線,18650號電池歷史使命卻即將終結,特斯拉所有車型可能會全部替換為2170號電池,那么其背后原因是什么?


1、鋰電池構成及分類?


鋰電池指的是電化學體系中含有鋰的電池,大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池,鋰離子電池由于不含金屬鋰和可充電的屬性得以商用,就外形而言分為圓柱形和方形,主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜材料四個部分構成。


鋰離子電池因正極材料及負極材料不同而被區分成不同種類的電池,如常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等,常用的負極材料石墨碳材料、錫基材料、硅基材料、鈦基材料等,其中鈷酸鋰是大多數鋰電池使用的正極材料。


2、鋰電池技術方向如何?


三元鋰電池又稱三元聚合物鋰電池,它指的以鎳鈷錳三元材料做正極材料,以石墨為負極材料的電池,其以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整,這是日韓等電池企業主攻技術方向;磷酸鐵鋰電池則是以磷酸鐵鋰為正極材料,石墨為負極材料的電池,這是比亞迪主攻技術方向;鈦酸鋰電池則分為兩種,一種是鈦酸鋰作為負極材料,可與錳酸鋰、三元材料及磷酸鐵鋰等正極材料組成鋰離子電池,這是當前珠海銀隆主攻方向,另一種則是鈦酸鋰做正極、與金屬鋰或鋰合金做負極組成鋰離子電池。


3、三元鋰電池優勢在哪?


三元鋰電池最大優勢在于電池儲能密度高,其儲能密度通常在200WH/kg以上,相對于磷酸鐵鋰的90-120WH/kg,更適合乘用車市場對續航里程的需求,但是三元鋰電池材料分解溫度在200℃左右,它會釋放氧分子,在高溫作用下電解液會迅速燃燒,引發電池自燃和易爆風險,因此它對電池管理要求很高,需要做好過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)和過流保護(OCP)等,因此三元鋰電池雖在我國純電動車乘用市場裝機比例高達76%,但是在電動大巴裝機量卻僅為27.6%,相反磷酸鐵鋰達到了64.9%。


4、特斯拉為何改用2170?


特斯拉采用的18650和2170號電池都屬于三元鋰電池,18650代表的是直徑18mm、長度65mm的圓柱形電池,2170號電池代表的則是直徑21mm、長度70mm的圓柱形電池,特斯拉18650號電池由于體積受限,無法通過工藝控制和原材料角度提高能量密度,降低電池成本,因而增大體積的2170號電池就成了必然選擇,在Model3率先使用后,ModelS和ModelX有望隨后進行更換。


馬斯克宣稱2170號電池是全球能量密度最高、價格最便宜的電池,其能量密度可高達300WH/kg,相對于18650的233WH/kg,能量密度提高了近20%,但是其電池系統成本為155美元/WH,相對于18650的171/WH,降價幅度有限,離馬斯克預設的目標100美元/WH還有很大差距,但無論如何還是往前走了一步,后續應該會在電池新材料做創新來降低成本.


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