三元鋰電池的優(yōu)勢
Co3+:減少陽離子混合物的占據(jù),穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),降低阻抗值,提高電導率,改善循環(huán)和效率性能。
Ni2+:可以提高材料的容量(提高材料的體積能量密度),并且由于Li和Ni的半徑相似,過多的Ni會與Li位錯并導致鋰和鎳混合。
鋰層中鎳離子的濃度越大,鋰在層狀結(jié)構(gòu)中越難分解,導致電化學性能較差。
Mn4+:它不僅可以降低材料成本,還可以提高材料的性和穩(wěn)定性。然而,高Mn含量將容易出現(xiàn)尖晶石相并破壞層狀結(jié)構(gòu),導致容量降低和循環(huán)衰減。
高能量密度和良好的循環(huán)性能是三元鋰電池的蕞大優(yōu)勢,這也是電池的重要因素。電壓平臺決定電池的基本效率和成本,是電池能量密度的重要指標。
電壓平臺越高,比容量越大。因此,相同體積和重量,甚至相同安培小時的電池,三元鋰電池的電壓平臺越高,其壽命越長。
具體來看,單三元鋰電池的放電電壓平臺高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度來看,三元鋰具有優(yōu)勢,是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的電化學性能也因SOC曲線而不同。三元鋰電池的SOC曲線與其電壓水平有著相對線性的關(guān)系,而鋰鐵電池由于其長的充放電平臺和高原期后的電壓突變,其SOC曲線不能輕易通過其電壓變化來確定。
三元鋰電池的估計SOC在其實際值的1-2%以內(nèi),而鐵鋰電池的預計SOC可能在其實際價值的10%左右。車主經(jīng)常想知道汽車電池在行駛時會持續(xù)多長時間(點擊鏈接了解如何計算),由于SOC曲線的差異,三元鋰電池的汽車更能計算和顯示剩余續(xù)航里程,而鐵鋰電池車型的汽車則容易出現(xiàn)續(xù)航里程顯示系數(shù)突然下降的情況,從而帶來所有者使用體驗的差異。
在相同體積下,三元鋰電池總是表現(xiàn)出更好的能量密度,即相同體積和質(zhì)量,使用三元鋰蓄電池可以跑得更遠。然而,在三元(鎳、鈷、錳(鋁))材料中,鎳的比例正在增加。
電池的能量密度確實進一步提高,但壽命、過熱甚至問題再次出現(xiàn)。更不用說稀有金屬的使用,導致三元鋰電池一直承受著高昂的成本壓力。
同時,鐵鋰材料與三元材料中更稀缺的鎳、鈷和錳相比,具有明顯的價格和成本優(yōu)勢,因為其成分主要是廉價的鐵和磷。
因此,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點是互補的。磷酸鐵鋰的優(yōu)點是高性和低成本。理論上,磷酸鐵鋰電池可以承受大約三元鋰電池兩倍的溫度,并且在分解狀態(tài)下不會釋放氧氣,自燃風險低。
再加上更多的充電周期,且不含稀有金屬鈷,因此具有較大的成本優(yōu)勢。當然,磷酸鐵鋰的缺點是能量密度低、低溫衰減嚴重、剩余功率估計誤差大等。
鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池荷電狀態(tài)下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;放電狀態(tài)下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。在應用上,通常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標稱是12V的鉛酸電池,還有24V、36V、48V等。