鉅大LARGE | 點擊量:1512次 | 2020年10月29日
三元材料鋰離子電池的優缺點以及市場分析
三元材料因其價格低廉,性能穩定,被稱為是鋰離子電池的首選材料,而以三元材料為正極的鋰離子電池更是具有多種優點。
1、正極為三元鋰離子電池材料,負極為人造石墨與其他先進負極材料的混合體。
2、疊片式軟包裝工藝,該結構電流集流均勻、散熱性好、提升了電池倍率性能。
3、采用專利技術處理的隔膜,提高了三元鋰離子電池本體安全性,單體電池及模塊經過跌落、擠壓、針刺、熱箱、過充過放等安全性評價試驗,滿足我國有關電池的標準法規要求。
4、特殊的隔膜材料提高了隔膜的保液能力及孔隙率,減小電池內阻。以1倍率電流充放電,放電深度為DOD80%的情況下進行測試,3000次循環后,容量仍能保持在85%以上。
5、25Ah動力鋰電池的重量比能量為160Wh/kg,比磷酸鐵鋰離子電池高30%以上,可以減輕整車重量,提高續駛里程。
6、在大電流充放電時,極化小,溫升低。電池可持續3C充電,5C放電(瞬間10C)的高輸入輸出能力。
7、合理的電解液配比與配方,三元鋰離子電池的放電溫度范圍為-20~45℃,充電溫度范圍為0~45℃。
8、電池一致性好。采用多項專利制造工藝,粉體的前處理技術,保證了粉體混合和漿料混合的均勻性;特殊的化成工藝,保證了三元鋰離子電池成膜的穩定性。
能量密度高是三元材料鋰離子電池的最大優勢,而電壓平臺是電池能量密度的重要指標,決定著電池的基本效能和成本,電壓平臺越高,比容量越大,所以同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰離子電池續航時間更長。
單體三元鋰離子電池放電電壓平臺高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,而鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度角度來說,三元鋰離子電池具有絕對優勢。
三元鋰離子電池的一個較大缺點是受到撞擊和高溫時起火點較低。所以對三元鋰離子電池的保護要求很高,以防意外。
三元鋰離子電池熱穩定性較差,在250-300℃高溫就會出現分解,并且三元鋰材料的化學反應尤其強烈,一旦釋放氧分子,在高溫用途下電解液迅速燃燒,隨即發生爆燃現象。所以我們能夠看到,在極端的碰撞事故中,特斯拉等電動汽車依然還是有起火隱患。
三元材料鋰離子電池市場分析:
截至2020年三元鋰離子電池應用占比將以8%的復合增速提升。從正極材料體系結構來看,三元鋰電的實際能量密度為160~190wh/kg,相比磷酸鐵鋰提升幅度約為23%~46%,能量密度的優勢決定了其是鋰離子電池的主流發展方向,2015年國內動力鋰電池出貨量為15.7Gwh,其中三元材料電池出貨量為4.26Gwh,占比近27%。
從應用方面看,乘用車的三元鋰電替代較快速,2015年三元電池在乘用車上的滲透率已經達到了58.5%,在專用車上達到了59%。在北汽、寶馬等主流銷量車型完成了向三元鋰離子電池的應用替換。從2016年最新的通告中103款物流車,71款采用三元材料路線,三元電池占比同比增漲7%至69%,我們預計2016~2020年三元電池的滲透率將以CAGR達8%的上升。
總體來說,鋰離子電池三元材料的比較優勢明顯:比容量高,循環壽命長,安全性能好,價格低廉,這來源于三種元素的協同效應:鈷可以減少陽離子混合占位,穩定層狀結構;鎳可以提高材料的容量;而錳可以降低成本,提高安全性。越來越多的鋰離子電池生產廠家開始對鋰離子電池三元材料出現興趣。