科普| 磷酸铁锂、三元锂、石墨烯、钛酸锂?都是什么鬼

科普| 磷酸铁锂、三元锂、石墨烯、钛酸锂?都是什么鬼

我们知道,现在的电动汽车大部分使用的动力电池是锂离子电池。而我们在媒体,车企的宣传文案上经常看到磷酸铁锂,三元锂等电池类型。



而最近媒体上还热传华为开发出了颠覆性的石墨烯电池,性能非常好的报道。


关于汽车动力电池另一个热门题材就是董明珠董小姐任性购买银隆股份的事情,说董小姐看中了银隆的钛酸锂电池。

那么磷酸铁锂、三元锂、石墨烯和钛酸锂都是什么特性的电池呢?今天老司机就来聊聊这个话题。

锂离子电池原理

首先我们来看看锂离子电池的一般原理。百度百科的解释如下:

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电时,正极的锂离子和电子分开,锂离子在电池内部,穿过隔膜进入负极材料,电子通过充电机外部电路进入负极,和锂离子结合,停留在负极材料。

正极


正极材料:可选的正极材料很多,主流产品多采用锂铁磷酸盐。

正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。

负极

负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。

负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。

简单来说,锂离子电池就是由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳组成的能量储存装置。

我们通过一段小视频快速了解锂电池充电和放电原理:


动画模拟锂离子电池的充放电过程原理_腾讯视频https://v.qq.com/x/page/g0318rmtf7a.html

磷酸铁锂

我们常说的磷酸铁锂电池,表示其正极材料采用磷酸铁锂,负极材料采用石墨。


这种电池热稳定好,安全性高,价格低,循环寿命长,广泛应用于电动汽车。但是其能量密度较低,对于电动汽车要求越来越高的能量密度指标有点无能为力。


优点:安全,稳定

缺点:能量密度低

代表车型:比亚迪的秦,唐,E5,E6,秦EV


三元锂

三元锂电池是指正极材料中,除了锂外,还有镍钴锰,或者镍钴铝三种金属。


三元锂电池是最近几年快速发展的动力电池,其能量密度高的特性很符合电动汽车的容量增长需求。


但是三元锂电池比起磷酸铁锂电池来说,热稳定性稍微差一些,需要电池和整车厂家做好电池的热管理,预防电池的安全事故发生。


另外,三元锂电池相对磷酸铁锂的价格要稍微高一些。


优点:能力密度高

缺点:安全性稍差,价格较高

代表车型:特斯拉,Leaf,宝马i3,吉利帝豪,北汽EV200,EU260,江淮iEV5,艾瑞泽7e,荣威e550,荣威e950,荣威eRX5.


石墨烯

石墨烯电池是媒体用来描述华为在2016年底发布的电池技术。 之后,关于华为推出的石墨烯电池方案引起了广泛的反响。


不同于媒体和读者的狂欢,华为在宣传中比较务实,突出了其高温场景的应用和使用寿命的提高。主要希望应用在通信基站的备用电池。


钛酸锂

钛酸锂电池是指用钛酸锂代替石墨作为负极材料的锂离子电池,其正极材料可以是磷酸铁锂和三元锂等。


钛酸锂电池的循环寿命长,能够实现20000次的充放电循环,差不多是普通锂电池2000次循环的10倍;


而且快速充电性能非常好,能够以2C以上,甚至到10C的倍率充电。


很适合在重型车辆上使用,比如大巴车,物流车等商用车场景。


但是钛酸锂电池的有两个很大缺点,能量密度低,而且价格很高。


最近董明珠入股的珠海电池企业银隆的主要产品之一就是钛酸锂电池。


优点:寿命长,充电快

缺点:能量密度低,价格较高

代表车型:一些客车和公交车等重型车辆


电池包形状

从形状上来说,锂离子电池一般有三种形状:圆柱形电池、方形电池和软包电池。


圆柱形电池的代表是松下为特斯拉供货的18650电池,型号中的18是指圆柱形的直径18mm,65是指高度65mm,0代表圆柱形。


方形电池一般采用铝合金或者不锈钢等材料,结构强度高。



软包电池能量密度高,延展性好。




小结

当前汽车动力电池技术在快速发展,从材料上来说前几年采用磷酸铁锂的较多,最近三元锂逐渐成为主流,特别在乘用车领域,三元锂的应用越来越多。


动力电池主要的关注点有能量密度、稳定性、充电速度和成本等方面,没有哪一种电池是所有方面都好的,车企只能根据自己的主要关注点来选择合适的类型。


消费者也可以根据自己的需要理性对待各种锂电池,选择适合自己需求的电动汽车。


另外,汽车动力电池的技术在快速发展阶段,虽然没有电子领域的摩尔定律,但是能量密度,稳定性等性能也在逐步提高,同时成本也在快速下降,相信未来价廉物美的电池会为广大消费者带来价廉物美的电动汽车。



我是喜欢电动汽车的电车老司机,为电动汽车粉丝服务,欢迎关注微信公众号“电粉”。

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