鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:769次 | 2020年11月24日
什么樣的電池適合進(jìn)一步梯次利用?
1正極材料不同帶來電芯性能的差別
正極材料的安全性,能量密度和功率密度是當(dāng)前不同車型對(duì)鋰離子電池類型做出取舍的基本依據(jù),但后文可以看到,動(dòng)力鋰電池自身的特性,并不能完全的決定梯次利用性能的好壞。
1)錳酸鋰
錳酸鋰,作為使用歷史比較長的一種鋰離子電池材料,其安全性高,尤其抗過充能力強(qiáng),是一大突出優(yōu)點(diǎn)。由于錳酸鋰自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,在電芯設(shè)計(jì)時(shí),正極材料的用量不必超越負(fù)極太多。這樣,使得整個(gè)體系中的活性鋰離子的數(shù)量不多,在負(fù)極充滿以后,不會(huì)有太多的鋰離子存于正極。即使出現(xiàn)了過充情形,也不會(huì)出現(xiàn)大量鋰離子在負(fù)極沉積形成結(jié)晶的狀況。因而,錳酸鋰的耐過充能力在常用材料中是最好的。
另外,材料價(jià)格低廉,并且對(duì)生產(chǎn)工藝要求相對(duì)不高,是比較早取得廣泛應(yīng)用的正極材料。
2)磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰的優(yōu)點(diǎn)重要體現(xiàn)在安全性和循環(huán)壽命上。重要的決定因素來自于磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu),一方面導(dǎo)致磷酸鐵鋰較低的離子擴(kuò)散能力,另一方面也使它具備了較好的高溫穩(wěn)定性,和良好的循環(huán)性能。
磷酸鐵鋰的缺點(diǎn)也比較明顯,能量密度低,一致性差以及低溫性能不佳。
能量密度低是材料自身的化學(xué)性質(zhì)決定的,一個(gè)磷酸鐵鋰大分子只能對(duì)應(yīng)容納一個(gè)鋰離子。
3)三元鋰
三元鋰正極材料,綜合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三中材料的優(yōu)點(diǎn),在同一只電芯內(nèi)部形成協(xié)同效應(yīng),兼顧了材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、活性和較低成本三個(gè)要求,是三種重要正極材料中能量密度最高的一種。其低溫效果也明顯的好于磷酸鐵鋰離子電池。
三種元素中,Ni的含量越高,則電芯的能量密度越高,同時(shí),電芯的安全性越低。在實(shí)際應(yīng)用中,三種材料在電芯中的比例關(guān)系,隨著時(shí)間的推移一直在發(fā)生變動(dòng)。人們對(duì)能量密度的追求越來越高,因而Ni的占比也越來越高。而電池本身安全性能的改進(jìn)和系統(tǒng)監(jiān)控處理事故能力的提高,也會(huì)推進(jìn)三元鋰離子電池市場擴(kuò)張的腳步
2退役動(dòng)力鋰電池的重要對(duì)標(biāo)是鉛酸蓄電池
關(guān)于當(dāng)前正在應(yīng)用鉛酸蓄電池的場景,很多都是價(jià)格敏感,空間不敏感,性能不敏感,才選擇使用鉛酸電池的。當(dāng)退役動(dòng)力鋰電池解決了價(jià)格問題,則很大可能替代鉛酸的部分應(yīng)用。
有文獻(xiàn)專門比較了鉛酸蓄電池與推理動(dòng)力鋰離子電池的特性。根據(jù)大多數(shù)汽車制造商和電池廠的建議,應(yīng)該更換殘留7080%容量的EV鋰離子電池組,否則可能發(fā)生意想不到的駕駛故障和安全問題。目前這一過程通常發(fā)生在車輛運(yùn)行35年后,要考慮更換電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池組。
盡管退役鋰離子電池的一些性能參數(shù)有所下降,但與鉛酸電池相比仍有優(yōu)勢。從表1的數(shù)據(jù)表中可以看出,退役電池的循環(huán)壽命和能量密度遠(yuǎn)高于鉛酸電池,同時(shí)鉛酸蓄電池的價(jià)格優(yōu)勢較弱。