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主流锂电池之争:磷酸铁锂与三元锂

导读: 总体来说,铁电池价格便宜量又足,更适合中低端车型,特斯拉的锂电池价格最贵但容量也最高,只是需要非常好的电池管理技术,并且需要对电池包做很多保护,更适合高端车型。三元锂电池的价格和容量更讨巧,更可能成为目前和未来一段时间的主流电池技术。

  OFweek锂电网讯:电动汽车的三大核心零部件分别是电池,电机和电控,而电池是热点中的热点。究其原因,是因为电池技术的革命,才是推动电动汽车取得质的飞跃的根基。如何能研发出高能量密度,高安全性,高可靠性的“三高”动力电池,则是未来数年电池行业面临的最大挑战。

  什么是锂电池和电池管理系统

  众所周知,现阶段市场上应用最为广泛的动力电池主要是锂离子电池。所谓锂离子电池, 其实就是锂离子在正负极之间移动,实现充电与放电。单体锂离子电池(例如大家的充电宝里头一般有几块),主要由正极材料,负极材料,隔膜,电解液等几大主要部分组成。依据电解质的不同,锂离子电池又分为液态有机电解质锂电池和聚合锂电池,而前者,正是我们俗称为“锂电池”。

  众人拾柴火焰高,三股麻绳拧断难。要驱动汽车,仅仅单体电池是不够的。单体电池(cell)组成电池模块(module),电池模块最终组成电池包(pack),才能为电动汽车提供足够动力。一大批单体电池联在一起以后,就要考虑电池包的冷却协同充放电等等问题。电池管理系统(BMS),便是管理所有单体电池的应用,一个好的BMS,关乎电池包的稳定与安全,也同样决定着电池包的效能能否得到最大程度的发挥。

  电池管理系统,是测量和控制整个电池包,对整个电池系统地参数进行管理,使整个电池包能够安全,稳定,高效的工作。一般而言,BMS监控单体,电池模组,以及整个电池包的电压,电流以及电池表面温度。根据测量结果,BMS估算电池的剩余电量,并借此推测电动车的纯电行驶里程;同时,BMS也会衡量电池表面的温度,以决定是否开启电池包冷却系统。BMS通过CAN总线与电动汽车控制单元进行信息交互,驾驶者也通过中控台显示读取到动力电池部分的相关信息。

  主流锂电池方向之争

  提到电动汽车的锂电池,最耳熟能详的应该是比亚迪的铁电池,和特斯拉的手机锂电池。铁电池即磷酸铁锂电池(LFP),手机锂电池多为镍钴铝酸锂电池(NCA),还有一种非常有前途的三元锂电池(NCM)。它们是由于正极材料不同,所以名字各不相同。

  磷酸铁锂电池在中国市场上取得了巨大成功。在世界范围来看,中国也是磷酸铁锂电池的最大市场。LFP最大的优点就是其热稳定性非常好,通俗来讲, 就是LFP的安全性非常好。这同样也是初入电动汽车市场的各大整车厂的第一选择。当前主流的国产电动车,如比亚迪e6,腾势,华晨宝马之诺,北汽e150等,都是用LFP来作为其单体电池。当然,磷酸铁锂电池的一大劣势,就是其能量密度偏低,这也极大的限制了电动汽车的纯电行驶里程。

  三元电池,顾名思义,是由三种材料组成正极的锂离子电池。在这里,三元电池特指使用镍锰钴为正极材料的三元锂离子电池(NCM)。国际主流厂商中,宝马i3,大众E-GOLF等众多车型均使用NCM做其单体。在国内市场,北汽EV200,以及江淮iEV5等,也均升级成三元电池。比起磷酸铁锂电池,三元电池在能量密度与功率密度上,都有很大的提升。现阶段,三元单体电池的能量密度可以达到160~170Wh/kg,而磷酸铁锂电池,则只能在120~130Wh/kg左右。三元电池是动力电池市场的未来发展方向,随着研究工作的深入,三元电池必将在电动汽车领域得到更加广阔的应用。

  镍钴铝酸锂电池,也可以看作是三元电池的一种,但这里将其单独列出来,因为只有特斯拉使用。同前两种电池比起来,NCA的能量密度更高,其单体电池的能量密度可以达到250Wh/kg,几乎是LFP的两倍。当然,高能量密度带来的问题是,NCA也是这三种电池中稳定性最差的。因此,如果想很好的控制这些单体电池,一个强大的电池管理系统是非常必要的。

  总体来说,铁电池价格便宜量又足,更适合中低端车型,特斯拉的锂电池价格最贵但容量也最高,只是需要非常好的电池管理技术,并且需要对电池包做很多保护,更适合高端车型。三元锂电池的价格和容量更讨巧,更可能成为目前和未来一段时间的主流电池技术。

责任编辑:Angela
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