新能源汽车用锂电池材料发展及应用简介_新能源汽车锂电池革命
1.现在新能源汽车上使用什么样的那种锂电池好?
2.氢燃料电池汽车与锂电池汽车,谁将主宰新能源汽车的未来?
新能源汽车不都是锂电池,磷酸铁锂电池虽然耐高温,但三元锂电池耐低温性能更好,是制造低温锂电池的主要技术路线,在零下20°C时,三元锂电池能够释放70.14%的容量,而磷酸铁锂电池只能释放54.94%的容量,且由于在低温条件下,三元锂电池的放电平台远远高于磷酸铁锂电池电压平台启动也更快。
燃油车看“发动机”,新能源汽车看“电池”。目前,全球绝大部分的新能源汽车都用的是锂电池,而2020年全球销量TOP10的纯电动汽车更是无一例外地用了锂电池。但是,锂电池真的是新能源汽车的未来?
锂电池到底有多重要?从“电子器官”心脏起搏器、智能手机,到办公用的电脑,日常用的电动牙刷/剃须刀,出去浪用的单反、无人机,再到当下的风口行业——新能源汽车,无不以锂电池为核心动力来源。
为什么是“锂电池”?
首先,是性能够强。
应该知道:无论是碱性电池、铅酸电池还是锂电池,它们都是通过化学能充电再放电起作用的;而在元素周期表中,金属远比非金属活跃,而锂不仅是地球上最轻的金属元素,而且是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的(电极电势最负),因此在能量密度、充/放电效率已经使用寿命等方面相比传统电池更为优秀。
其次,是产业推动。
技术的发明只能算“萌芽”,要想成长为“参天大树”必须得到足够的阳光和养分。对锂电池来说,其诞生之初的阳光和养分便是八九十年代以来快速推进的全球消费电子革命(由日韩和美国主导)——从BB机、大哥大、游戏机、吹风机,到移动电话/智能手机、摄影机/摄像机、笔记本电脑……锂电池率先在消费电池领域崛起。
而后,随着21世纪节能减排的推进以及新能源汽车产业的兴起,商业和科研力量进一步介入,锂电池也开始“二次发育”,综合性能得到进一步提升,并逐步进入动力电池(电动工具、新能源汽车)和储能电池(风力发电储能、……)领域,最终在强大的“产学结合链”下形成良性循环,成为当今运用最广的电池技术体系。
(图/文/摄: 问答叫兽) 蔚来ES8 蔚来ES6 问界M5 蔚来EC6 小鹏汽车P7 传祺GS8 @2019
现在新能源汽车上使用什么样的那种锂电池好?
其一因为它使用电,相比使用油的汽车有不排放尾气等环保优点,肯定是保护环境的新能源;
其二在电池行业锂电池是最先进的电池技术,如生活中手机,笔记本都是锂电池,相比早期的铅酸,镍氢电池,锂电池有污染小,单位重量充电容量高,循环无记忆效应等特点;
所以不光是中国在国际上都是把以锂离子蓄电池为动力的汽车视为新能源汽车。
氢燃料电池汽车与锂电池汽车,谁将主宰新能源汽车的未来?
目前新能源电动汽车上主要使用的是三元锂电池。
三元聚合物锂电池,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。
三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,但是电压太低,用在手机上(手机截止电压一般在3.0V左右)会有明显的容量不足的感觉。
地位
全球5大电芯品牌SANYO,PANASONIC,SONY,LG,SAMSUNG已推出三元材料的电芯,相当部分的笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯。
SANYO,SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造,国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。
大家都知道,目前很多国家为了降低环境污染以及缓解能源依赖性,都在大力发展新能源汽车。而在新能源汽车的发展道路上,并非路线单一。就目前来看,除了关注度较高的纯电动汽车之外,氢燃料电池汽车同样也是新能源汽车发展的一个重要方面。那么氢燃料电池汽车与搭载锂电池的纯电动汽车,谁将主宰新能源汽车的未来呢?
其实是两种新能源汽车主要在电池方面有较大的差别,氢燃料电池汽车顾名思义所搭载的是氢燃料电池,而纯电动汽车所带搭载的是锂电池,具体来说,目前主要为三元锂电池,部分为磷酸铁锂电池。而这两种电池相比,氢燃料电池更像是化学反应装置,通过氢与氧的化学反应产生电能与水,所产生的电能驱动车辆前进。而不论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池,均属于能量储存装置,通过外接电源进行充电。
就目前的市场规模上来看,锂电池汽车所占的规模较大。以我国为例,截止到2019年6月份,新能源汽车保有量约344万台,其中纯电动汽车就达到了约281万台。而从目前政策上来看,对于纯电动汽车的支持力度相对较高,基础设施比较完善。我国截止到2019年12月份,公共充电桩和私人充电桩之和就达到了约121.9万台。所以从这个方面来看,短期内仍然是纯电动汽车占据市场的主流。
而氢燃料电池则不然,虽然近些年也在加大相关技术研究,但是由于系统结构复杂,制造成本较高,所应用的数量依然较少。另外,对于氢燃料电池来说,能量补充主要依靠的是加氢站,但是加氢站建造成本较高,对比充电桩来说经济性不占优势。而且对于目前的锂电池来说,也很多电池厂商都在发展固态锂电池,而固态锂电池的稳定性大幅度上升,更是增加了市场规模。再加上从目前来看氢燃料电池存在技术制约,发电效率较低,以丰田Mirai为例,燃料电池效率也仅55%。
所以,目前锂电池汽车所占的市场规模较大,很多企业也在不段对氢燃料电池加以研究。如果在未来能够降低生产成本和加氢站的建设成本,那么氢燃料电池汽车或许能够与锂电池汽车一较高下,但是短期内难以实现。
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