鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1737次 | 2019年05月24日
快充——磷酸鐵鋰電池的新突破點(diǎn)
不同的電池資料系統(tǒng)，有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，新的電池資料系統(tǒng)迭出，大有“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”的趨勢(shì)，尤其是三元資料在電動(dòng)大巴上解禁之后，該系統(tǒng)有著越來越高的呼聲。磷酸鐵鋰資料系統(tǒng)作為當(dāng)時(shí)電池資料系統(tǒng)的中堅(jiān)力量，在其能量密度越來越接近上限的時(shí)候，是否還有其他的殺手锏以保證其自立于商場(chǎng)?磷酸鐵鋰電池資料的前景頗受重視。
磷酸鐵鋰的“?！迸c“機(jī)”
鋰離子電池的正極資料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元資料等。從工作原理上講，磷酸鐵鋰也是鋰離子的嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰、錳酸鋰等相同。磷酸鐵鋰經(jīng)常被拿來與三元鋰電池做比較，二者經(jīng)常成為業(yè)內(nèi)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。
這兩種資料都會(huì)在一定溫度下發(fā)作分化，三元資料在200攝氏度左右即發(fā)作分化，而磷酸鐵鋰資料在800攝氏度左右分化，這意味著，三元資料更易成為火災(zāi)事故“爪牙”，三元電池要完成和磷酸鐵鋰相同程度的安全水平，對(duì)技能和工藝的要求更高。
然而，磷酸鐵鋰的能量密度低于三元電池。磷酸鐵鋰電池單體能量密度約145Wh/kg，相比之下，三元電池能量密度較高，三元鋰電池單體能量密度約220Wh/kg。因而，鑒于磷酸鐵鋰的資料特性，業(yè)內(nèi)頻傳磷酸鐵鋰電池能量密度進(jìn)步空間有限，未來或被其他電池系統(tǒng)替代。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在知識(shí)產(chǎn)權(quán)日益被重視的當(dāng)下，磷酸鐵鋰于此不及三元，這對(duì)磷酸鐵鋰電池的發(fā)展有所掣肘。最早有關(guān)磷酸鐵鋰的專利申請(qǐng)?jiān)?993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)取得，并于同年8月19日公布申請(qǐng)成果。磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國德州大學(xué)所有，而碳包覆專利被加拿大人所申請(qǐng)，這兩個(gè)基礎(chǔ)性專利很難繞過去。而業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)2017年對(duì)車用鎳鈷錳三元鋰電池行業(yè)全球?qū)＠慕y(tǒng)計(jì)顯示，無論是其他國家的專利布局仍是中國境內(nèi)的技能創(chuàng)新保護(hù)意識(shí)，錳鈷鎳三元鋰電池的技能研制都是當(dāng)時(shí)的技能熱點(diǎn)，我國鎳鈷錳三元鋰電池專利申請(qǐng)量在世界上遙遙領(lǐng)先。因而，在專利方面，磷酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)不及三元電池。
在能量密度方面，磷酸鐵鋰的天花板略低，可發(fā)揮空間不大，但在用戶所關(guān)心的充電速度方面打開了一扇窗?？斐渥鳛樾履茉崔I車發(fā)展有必要攻克的技能路徑，其關(guān)于緩解續(xù)航路程焦慮、減少充電時(shí)間等有著明顯的效果，因而，快充成為車企和電池企業(yè)的發(fā)力方向，也成為磷酸鐵鋰電池未來應(yīng)用的一個(gè)亮點(diǎn)。
此外，在2016年12月底發(fā)布的新能源轎車補(bǔ)助調(diào)整方案中，“3C-5C、5C-15C、15C+”三個(gè)檔次的快充倍率，可分別取得0.8倍、1倍、1.4倍補(bǔ)助，在該方針鼓勵(lì)下，走磷酸鐵鋰技能路線的企業(yè)加大了在快充方面的研制力度，快充使磷酸鐵鋰電池取得了的新突破點(diǎn)。
快充技能的核心就是在不影響電芯壽數(shù)和安全性的前提下，經(jīng)過化學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加速鋰離子在正負(fù)極移動(dòng)的速度，很多快充技能都是圍繞這一點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)磷酸鐵鋰電池快充的研制，寧德年代和沃特瑪具有代表性。
寧德年代的磷酸鐵鋰快充技能比較老練，正極方面，寧德年代開發(fā)了“超電子網(wǎng)”技能，在保證快充電池系統(tǒng)的安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，使磷酸鐵鋰的電子具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可達(dá)三元資料的1000倍。負(fù)極方面，寧德年代選用“快離子環(huán)”技能，在石墨表面打造一圈“高速公路”，加快了鋰離子在石墨層的嵌入，充電倍率可達(dá)4C~5C，并能保證系統(tǒng)等級(jí)70Wh/kg以上的能量密度，完成10000次的循環(huán)壽數(shù)。此外，為了讓快充習(xí)慣不同的工作環(huán)境，寧德年代還專門開發(fā)了熱辦理系統(tǒng)，保證在低溫和高溫的環(huán)境里完成快充。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
寧德年代總裁黃世霖表示，寧德年代將開發(fā)更老練的電池快充技能，合作充電需求布設(shè)專業(yè)化集中充電站，滿意商場(chǎng)對(duì)遠(yuǎn)距離行駛和短時(shí)間充電的需求。據(jù)了解，寧德年代將逐漸進(jìn)步電池能量密度，進(jìn)步電動(dòng)轎車的續(xù)航路程，2017年年末前推出新技能，爭(zhēng)奪生產(chǎn)出充電10分鐘、續(xù)航300公里的電池產(chǎn)品。
經(jīng)過對(duì)沃特瑪?shù)恼{(diào)研和相關(guān)資料的查閱，電池中國網(wǎng)了解到，沃特瑪是磷酸鐵鋰資料系統(tǒng)的堅(jiān)決擁護(hù)者，它在磷酸鐵鋰快充方面一直在發(fā)力。正極方面，沃特瑪使用粒徑更小的磷酸鐵鋰資料，目前商場(chǎng)上遍及的磷酸鐵鋰粒徑在300~600nm之間，而沃特瑪只用100~300nm的磷酸鐵鋰資料，然后使鋰離子具有更快的搬遷速度，可完成更大倍率的電流進(jìn)行充放電。在負(fù)極端，沃特瑪相同選用粒徑更小的人造石墨進(jìn)行碳包覆——小粒徑有利于鋰離子的脫離和嵌入;碳包覆能對(duì)電池的循環(huán)壽數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改善，微孔的碳結(jié)構(gòu)有利于電解液的吸附，然后起到改善循環(huán)壽數(shù)的效果。
在安全防護(hù)措施方面，沃特瑪電池選用圓柱結(jié)構(gòu)，并在慣例安全設(shè)備外設(shè)有通氣管設(shè)備和拉斷開啟設(shè)備。通氣管設(shè)備能保證內(nèi)部氣壓的平衡，可防止電芯內(nèi)局部氣壓過高導(dǎo)致電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn);而拉斷開啟設(shè)備在電池過充、過流、過熱的情況下，會(huì)產(chǎn)氣斷開電路，停止電池內(nèi)部的電化學(xué)反響，防止爆炸的發(fā)作。
磷酸鐵鋰電池近年來一直在電池系統(tǒng)中擔(dān)綱主角，盡辦理論能量密度上升空間有限，多傳終將被其他電池資料替代，但磷酸鐵鋰找到了新的突破點(diǎn)，在快充方面向其他電池資料系統(tǒng)發(fā)起了應(yīng)戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，未來，憑快充“一招鮮”，磷酸鐵鋰就可以走得更遠(yuǎn)。
