三元锂电池在能量密度、快充速度等方面具有优

发布时间:2023-02-04 来源: 未知 浏览次数:

随着电动汽车时代的到来,电池变得越来越重要。电池行业呈现出蓬勃发展的趋势,不仅产能迅速提升,而且迎来了TWh时代。更重要的是,新技术的创新不断打破人们过去的认知边界,实现新的突破。

在2022年电动汽车百人会议上,各种电池技术路线截然不同,百花齐放。大圆柱46系列电池受到松下、亿威锂能、比克等企业的欢迎。宁德时代发布麒麟电池,Apollo混合液态锂金属电池处于样品开发阶段...

VS三元锂电池磷酸铁锂电池。

两种电池的负极、电解液和隔膜都差不多,最大的区别在于正极材料,并以此命名。三元锂电池有NCM和NCA两种。NCA镍钴铝电池主要用于圆柱形电池系列。而且国内大多数车型都采用NCM镍钴锰电池。NCM523、NCM811等NCM523、NCM811等NCM523、NCM811等NCM523、NCM523、NCM811等都代表了镍、钴、锰在电池材料中的比例。从NCM523到NCM8111,高镍、低钴甚至无钴化的趋势日益明显。

磷酸铁锂(LFP)和三元锂电池受结构影响,在性能上各有优劣。就电池而言,三元锂电池的能量密度更高。通过提高Ni元素比例,三元NCM电池还可以进一步提高实际比容量(mAh/g),从而提高电池的能量密度。磷酸铁锂电池在安全性方面具有无可比拟的优势,正极电压低,不存在类似于三元锂电池的释氧热链反应,热稳定温度可达300℃以上,而三元锂电池在150-200℃之间。成本方面,磷酸铁锂的价格比原材料低一点。

简而言之,三元锂电池在能量密度、快充速度等方面具有优势,磷酸铁锂电池在循环寿命、安全性、经济性等方面具有优势。

“刀片电池”比亚迪

2020年3月,比亚迪正式发布刀片电池,首先搭载在“汉”车型上。所谓“刀片电池”,其实就是比亚迪的新一代磷酸铁锂电池,也叫超级磷酸铁锂电池。之所以被命名为“刀片电池”,主要是因为电池单元的配置像“刀片”一样插入电池组。“刀片电池”采用长度在0.6米以上的大型电池单元,可直接集成到电池组CTP(CelltoPACK)中,无需模块,从而达到在同一空间安装更多电池的设计目标,大大提高了电池组的0%。

宁德时代的“麒麟电池”

通过不断的技术迭代,宁德时代推出了第三代CTP技术,内部称之为“麒麟电池”,系统重量、能量密度和体积能量密度继续引领行业。资料显示,麒麟电池采用磷酸铁锂时,系统能量密度在160Wh/kg以上,290Wh/L以上;采用三元系统时,系统能量密度可达250Wh/kg,450Wh/L。麒麟电池组的电量与4680系统相比,在相同的化学系统和相同的电池组尺寸下可提高13%。预计“麒麟电池”将于近期正式发布。

VS大圆柱形电池,方形VS软包。

根据封装形式的不同,锂电池可分为圆柱形电池、方形电池和软包电池。

圆柱形电池的优点是单体一致性好;单体能量小,事故发生时情况易于控制;技术成熟,成本低。由于单体电池容量小,BMS电池管理系统只能通过大幅增加电池数量来满足容量需求。

与圆柱形电池相比,方形电池的空间利用率更高,单体容量更大,能量密度更高;单体数量少,BMS系统构成相对简单,稳定性相对较好;大小定制生产自由度高,产品型号多,导致制造工艺不统一。

软包电池的外壳由铝塑薄膜制成,比铝壳的方形和圆柱形电池重量更轻。同等容量,软包电池重量轻20%。在安全隐患的情况下,软包电池最多只会通风开裂,安全性好。由于软包电池的型号很多,无法实现大规模生产。

目前,动力电池市场形成了方壳/刀片、软包、圆柱三种形式的“三分天下”局面,三种电池各有优缺点。但就电池能量密度而言,软包电池的能量密度最高,其次是方形电池,最小的是圆柱电池。方形电池是目前锂电池领域应用最广泛的电池。比亚迪、吉利、蔚来、奥迪、宝马等国内外车企都采用方形电池,代表性产品是宁德时代的NCM811电池。软包电池在汽车市场的应用越来越多,被戴姆勒、广汽等汽车公司采用。

4680型特斯拉无极耳电池。

2020年9月,特斯拉首次公布了4680(直径46mm,高度80mm)圆柱形电池技术。4680电池内部采用无极耳设计,电极导电涂层与电池端盖的有效接触面积可达100%,大大提高了散热能力。另外,4680电池还采用了“CTC(CelltoChassis,底盘电池)”电池组设计,取消了内部模块,直接由电池组组成,带来了更高的空间利用率,提高了整个电池组的能量密度。与目前Model22倍7m的电池使用

VS锂离子电池的固态电池。

与目前主流的传统锂离子电池相比,固体电池最大的区别在于电解质。固体电池采用固体电解质代替了传统锂离子电池的电解液和隔膜。以锂金属为负极材料的全固体锂金属电池是固体电池的最佳发展方向。该技术可以从本质上提高电池的安全性和高能量密度,能量密度可以达到液体锂电池的两倍以上。然而,仍然有一些关键的技术和工艺问题需要克服,大规模生产和商业化仍然面临许多问题。然而,现有的锂电池技术(包括液体电池和半固体电池)将在2030年前进行。

SES“Apollo混合锂金属电池”

动力电池初创企业SES于2021年11月发布Apollo混合液态锂金属电池,容量高达107Ah,重量仅为0.982kg,能量密度为417Wh/kg,935Wh/L,是目前世界上单体容量最大的锂金属电池,也是世界上第一个超过100Ah的单体锂金属电池。现在,SES和通用汽车、现代和本田三家汽车公司共同开发样品,按照目前的计划,产品将于2025年正式量产。

Apollo混合液态锂金属电池介于锂离子电池和固态锂金属电池之间,兼顾两者的优点。高浓度溶剂盐电解液用于混合锂金属电池,不是固态电解质,不影响隔膜的使用。最大的创新是负极被石墨和硅材料取代为超宽超薄锂金属。这使得混合锂金属电池具有固态电池的特点,具有更高的能量密度、更轻的重量和更安全的安全性。

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