鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3811次 | 2018年07月14日
鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰電池哪個(gè)好用?
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(diǎn):更高的安全性、更長(zhǎng)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(diǎn)
磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低,導(dǎo)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(shí)產(chǎn)權(quán)問題。
鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對(duì)比分析
鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰的分析與比較
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在純電動(dòng)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(gòu)的銀隆客車,其核心競(jìng)爭(zhēng)力則是另辟蹊徑的鈦酸鋰電池。
國(guó)內(nèi)汽車廠商應(yīng)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)模化。并且鈦酸鋰電池價(jià)格高(生產(chǎn)成本高,濕度控制要求高),每瓦時(shí)9元左右,與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時(shí)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(fù)極、電解液和隔膜決定,其中正、負(fù)極材料對(duì)電池的關(guān)鍵指標(biāo),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(fù)極的傳統(tǒng)電池技術(shù)路線,改以鈦酸鋰為負(fù)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(diǎn)。
鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對(duì)比分析
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
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(shì)。東北證券研報(bào)指出,目前磷酸鐵鋰電池實(shí)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(dá)到252Wh/kg,而銀隆鈦酸鋰電池只有90Wh/kg,僅為某些石墨類負(fù)極材料電池的一半。
再?gòu)某杀究矗佀徜囯姵匾矝]有優(yōu)勢(shì)。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(jià)格高于石墨類負(fù)極材料。根據(jù)中國(guó)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)?顯然,是它自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)打動(dòng)了部分業(yè)內(nèi)人士。
鈦酸鋰電池的安全性一枝獨(dú)秀
鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)電位平臺(tái)高達(dá)1.55V,比傳統(tǒng)石墨負(fù)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(lán)光曾表示,電池快速充電時(shí)對(duì)負(fù)極電壓需求比較低,但如果過低,鋰電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導(dǎo)電,還能跟電解液起反應(yīng),然后釋放熱量,產(chǎn)生可燃?xì)怏w,引發(fā)火災(zāi)。而鈦酸鋰因?yàn)楦叱鰜淼?V電壓避免了負(fù)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(dá)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(shì)。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(fù)極電池在溫度低于-20度時(shí)能量就開始衰減,-30度時(shí)充電容量?jī)H為充電總?cè)萘康?4%,在嚴(yán)寒天氣下根本無(wú)法正常工作。
鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對(duì)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(yīng)變材料,這使其有著極長(zhǎng)的壽命。銀隆董事長(zhǎng)魏銀倉(cāng)曾表示,銀隆鈦酸鋰電池壽命可達(dá)30年,與汽車使用壽命相當(dāng),而普通石墨負(fù)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(gè)優(yōu)勢(shì)是快速充放電能力強(qiáng),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(fù)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(diǎn),業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為其契合了新能源公交車、大型儲(chǔ)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(diǎn)站進(jìn)站等待到下次發(fā)車時(shí)間間隔至少需要幾分鐘時(shí)間。這時(shí)鈦酸鋰電池能量密度低的劣勢(shì)不會(huì)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(duì)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(jìn)入工信部《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》(2017年第四批),意味著官方對(duì)這一電池技術(shù)成熟度的認(rèn)可。隨著后期補(bǔ)貼落實(shí)到位,鈦酸鋰電動(dòng)客車的售價(jià)也將有所下降,未來有望持續(xù)拉動(dòng)其銷量。面對(duì)巨大的新能源客車市場(chǎng),鈦酸鋰企業(yè)開始擴(kuò)產(chǎn)。
鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰,可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。
可以預(yù)見:鈦酸鋰材料在2-3年后,一定會(huì)成為新一代鋰離子電池的負(fù)極材料而被廣泛應(yīng)用在新能源汽車、電動(dòng)摩托車和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)周期的應(yīng)用領(lǐng)域。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V,最高電壓3.0V,充電電流大于2C(即電池容量值的2倍的電流)。
正極:磷酸鐵鋰、錳酸鋰或三元材料、鎳錳酸鋰。
負(fù)極:鈦酸鋰材料。
隔膜:以碳作負(fù)極的鋰電池隔膜。
電解液:以碳作負(fù)極的鋰電池電解液。
電池殼:以碳作負(fù)極的鋰電池殼。
鈦酸鋰(LTO)材料在電池中作為負(fù)極材料使用,由于其自身特性的原因,材料與電解液之間容易發(fā)生相互作用并在充放循環(huán)反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體析出,因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣,導(dǎo)致電芯鼓包,電性能也會(huì)大幅下降,極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測(cè)試數(shù)據(jù)表明,普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1500-2000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象,導(dǎo)致無(wú)法正常使用,這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。
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