电动车锂电池的好处 电动车用的锂电池有三大优势,你知道几个?

小编 2024-11-25 资讯中心 23 0

电动车用的锂电池有三大优势,你知道几个?

锂离子电池是依靠锂离子在电极之间移动而产生电能的,这种电能的存储和放出是通过正极活性物质放出的锂离子向负极活性物质中插入及脱嵌来完成的,并不伴随化学反应,这是锂离子电池的最大特点。目前电动车上已经在使用锂电池,那么究竟有什么优势呢?

1、寿命长:锂电池以1C倍率进行充、放电,其循环寿命大于等于500次,第500次时的电容量,大于标称70%。而铅酸电池即使以0.5放电,以0.15C以充电,其循环寿命小于等于350次,容量小于等于60%。

2、续行能力强,锂离子电池组的重量为铅酸电池的30%,因此在相同的电压及容量下,锂离子电池的续行能力强。

3、充电时间短:由于锂离子电池具有可大电流充电的特性,因此充电时间只要4-5小时,而铅酸电池则需要8至10小时。

为何电动车都用锂电池?因为“锂”会带货呀

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目前多数乘用纯电动车的电池都摒弃了磷酸铁锂这种正极材料,转而使用三元锂材料,最主要的原因是因为对电池性能的更高要求,也就是对续航里程的更高要求。

为啥电池有效成分是"锂" 不同配方正极材料的目的是什么?

化学电池发展到如今已经有两百多年的历史,锂电池已经成为了主流,大家可能会比较奇怪,元素周期表上一百多号元素,干嘛非得选择“锂”这个“小字辈”呢?

■锂离子电池的工作原理

新能源汽车锂离子电池是一种可反复充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来产生电流。锂离子电池正极材料有很多,它们都以嵌入的锂化合物形式存在,目前车用动力电池的正极材料有磷酸铁锂、三元锂(分为镍钴锰体系和镍钴铝体系)等等,负极材料目前主流是石墨。

锂离子电池放电时锂离子在正极嵌入,充电时锂离子在正极脱嵌,锂离子在充放电时通过电解液和隔膜在正负极之间移动。

这就好比是城市中,行驶于A点和B点的物流车,它们来来往往的不停穿梭给这个城市带来了“电流”,而锂元素就是其中效率最高,带货能力最强的那辆物流车。

■为什么锂元素成为充电电池的材料?

锂应用前,人类一直在寻找合适的电池材料作为储存电能的装置,人们先后尝试过多种电池材料如铜、铁、锌、铅、汞、镁等等,电池的改进方向主要以提升容量和放电性能等指标为主,最终选择了锂作为最新一代充电电池的材料。

为啥电池有效成分是“锂”而不是金银铜铁锡?

从元素周期表上很清楚能看到,锂元素是第三号元素,也是排在最靠前的金属元素。

锂本身是6个原子质量单位,每一个锂携带着1个电荷;

相比于早期电池应用较广泛的锌,它的原子质量是66,每一个锌携带着2个电荷,很显然,用锂作为电池材料能带来明显更高的能量密度。也就是说,锂作为电池材料的比容量更高。

此外锂离子电池还有无记忆效应、可高倍率充放电、自放电率小、能量转换率高等优点。

从地球上向太空站运送补给,虽然轻型火箭装载的少,但多发射多几次,也要比重型火箭的成本要低,锂元素就好比这枚效率更高的轻型火箭。

■三元锂电池为什么取代磷酸铁锂成为主流?

目前多数乘用纯电动车的电池都摒弃了磷酸铁锂这种正极材料,转而使用三元锂材料,最主要的原因是因为对电池性能的更高要求,也就是对续航里程的更高要求。

打个比方来说,同样的成本摩托车可以跑的比汽车快得多,不过两个轮子的肉包铁安全性会差一些,这很像磷酸铁锂和三元锂电池之间的性格差异。

磷酸铁锂和三元锂之间的优缺点很明显,磷酸铁锂缺点是能力密度低但是安全性更好,三元锂电池能量密度明显高但是安全性相对一般,为了追求更高的续航表现,三元锂成为了目前的主流。

正是因为能量密度的原因,让磷酸铁锂逐渐被“三元锂”电池取代,原因如下:

三元锂电池能量密度明显高,最直接的好处是能让续航里程增加;

2018年及以前补贴政策直接鼓励了高能量密度电池;

三元锂电池新正极材料配方能量密度的潜力更大,比如NCM811(镍钴锰比例为8:1:1)。

■为什么叫“三元锂电池”?不同配方正极材料的目的是什么?

“三元锂电池”这个称谓,其实来源很简单

锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个正极材料,为了提升电池性能,人们尝试用不同的材料组合来提升电池表现,目前发现“镍钴锰(NCM)”和“镍钴铝(NCA)”两种体系的正极材料性能更好,因为这两类正极材料有效成分为三种,所以称之为“三元锂”电池。

特斯拉等品牌部分车型采用的是镍钴铝(NCA)体系,其他多数纯电动车型使用镍钴锰(NCM)体系电池,根据不同配方分为NCM523、NCM111、NCM811等,后面的数字代表的是三种元素之间的配比。

每一种元素的多与少,都会直接影响电池性能,目前企业研发的主要精力是在配方上,好比每家炖肉的调料都差不多但是味道不同一样,不同企业的同配方电池性能也会有差异。

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