三元锂电池解析,为何要以正极材料命名?“811”又是什么?
文/桃李
提到电动汽车,相信大多数人都会想到这两个词,一个是续航,另一个是电池。其实这两个词是绑定在一起的,过去很多人吐槽甚至不愿意接受电动汽车的一个原因就是电动汽车的续航太短,“续航焦虑”长时间都是贴在电动汽车身上的一个标签,但是随着技术的进步,目前的电动车续航里程已经得到了大幅度的提高,而这主要是电池技术的突破带来的。买电动车除了看外观配饰,看价格,另外一个就得看电池了。
相信不少人在考虑入手电动汽车的时候可能都会听人家说到电池相关的话题,比如三元锂电池,还有811三元锂电池等一些让人感到陌生的东西,如果你不懂这些,那么买车的时候可能会比较迷茫。那么今天我们就来简单聊聊三元锂电池和“811”,让大家对它有一个基础性的认知。
首先我们都知道,电池是有正、负极之分的,其中正极材料是锂电池的核心材料,决定着电池性能。正极材料对电池产品最终的能量密度、电压、使用寿命以及安全性等有着直接影响,也是锂电池中成本最高的部分,所以电池往往是以正极材料的名称来命名的,比如我们说到的三元锂电池就是使用三元材料做为正极的锂电池。
这里我们简单讲一讲三元锂电池具体指的是什么。三元锂电池一般指正极材料为NCM或NCA的电池,即镍钴锰或镍钴铝电池,目前国内新能源车企大多数所使用的三元锂电池主要是镍钴锰(NCM)电池。
在三元锂电池的正极材料中,这三种金属元素各自起到不同的作用。镍可以提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的主要突破口;钴起到提升稳定性和延长电池的寿命的作用,也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能);锰/铝则是提高电池的安全性和稳定性。而在实际的使用之中,根据实际需求可以适当调整三者的混合比例来让锂电池表现出不一样的特性。
那么何为“811”呢?上面我们说到了三元锂电池包含三种金属元素,将它们按照一定的比例混合在一起可以让电池的特性发生一定的变化,所以“811”指的就是镍、钴、锰三种元素的比例,而因为镍含量很高,NCM811锂电池也被称为高镍三元锂电池。
按照镍、钴、锰三者用量比例不同,镍钴锰三元锂电池具体可细分为111型、523型、622型和811型等,现在多以523和622型为主。由于镍可以提高能量密度,提升续航能力,而钴的价格越来越高,我们自然更希望提高镍的比例,降低钴的比例;但是随着镍含量的提高,正极材料的稳定性会变低,电池的安全问题成了最大的限制,所以811仍然还是研究的一个重点方向。
目前NCM811电池发生了多起自燃事件,其安全性遭到了广大消费者的质疑,更是有宁德时代将会选择放弃NCM811电池的传言,但是三元锂电池的综合表现显然更迎合市场的需求,宁德时代也坚定地表示不会放弃811电池,任何一项技术都需要一个完善的过程,相信随着技术的提升,三元锂电池会有更大的使用空间。
总结:这里给大家简单的介绍了一下三元锂电池及其相关的一些东西,希望能让广大消费者对电动车有一个更加深入的了解,后续笔者也会持续给大家带来电动汽车相关的其他知识,让大家在选择电动汽车时更加的清楚自己选择的车怎么样。
为啥贵的电车都用三元锂电池
10来万的电车都是磷酸铁锂电池,而20多万、30多万的车子,基本都在用三元锂电池,这是为什么?
是磷酸铁锂电池没有三元锂电池高级么?
续航追求不同
实际上,这种不同的选择就是对续航和性能的追求不一样 。
20万以上的这种电车,在续航上卷的都挺厉害。
像极氪001,官方宣传的续航最短都有560公里 ,最长的甚至到了1000公里 以上。
再比如长安深蓝SL03,最短续航515公里 ,最长能到700公里 。
因为三元锂电池,在“卷续航”上面,的确更有优势 。
它用的正极材料是镍钴锰氧化物 ,电池的能量密度是要更高 的。
殷志刚,王静,曹敏花.镍钴锰三元电池与磷酸铁锂电池性能对比[J].电池工业.
像小鹏G3,低续航版本用的是磷酸铁锂电池,电池能量密度只有140Wh/kg ,而续航更长的版本用的是三元锂电池,能量密度就可以做到170Wh/kg ,提升了20%以上 。
换句话说,你想买个长续航电车,基本上只有三元锂电池可以选。
价格上的差别
当然,除了性能和续航,成本 也是一个很重要的因素。
前面讲了,三元锂电池的正极材料用的是镍钴锰,价格会比磷酸铁锂更贵 。
东莞证券研报上面有个数据:
2023年10月份,磷酸铁锂的价格大概6万块钱1吨 ,而三元材料,最便宜的也要16万1吨 ,相差10万块钱 了。
像宁德时代的报价,磷酸铁锂电池大概800块钱1度 ,甚至能更低,而三元锂电池大概在1000块钱1度 。
那电车电池基本上都是在50度以上 ,1度差200 的话,你稍微一算,电池成本就有1万块钱 的差距了。
贵一点的电车,成本本身就是更高的,三元锂电池用起来压力不算太大。
两种电池的热反应不同
不过也有朋友说,三元锂电池怕热、容易自燃,没有磷酸铁锂安全,这到底是不是真的?
素材来源网络
首先,三元锂电池的热稳定性确实不如磷酸铁锂电池 。
有论文做过实验,用电热炉同时加热这2种电池,结果发现:
朱鸿章,吴传平,周天念等.磷酸铁锂和三元锂电池外部过热条件下的热失控特性[J].储能科学与技术.
磷酸铁锂电池加热到160到165℃ 的时候,安全阀打开,释放气体,没有外部引燃的条件下,没有起火。
但是三元锂电池加热到131到135℃ 的时候,安全阀就打开了,随着气体喷射出来,最后还自燃了 。
不过实际情况还是得看厂家水平的,热管理系统做的好不好,安全冗余多不多,电池包结构是怎么样的,摆放位置是在哪里,都需要考虑到。
硬要说三元锂电池没有磷酸铁锂电池安全,有点片面了。
回过来说磷酸铁锂电池,虽然不怕热,但它怕冷 。
0℃ 的时候,磷酸铁锂电池的容量保持率在60%到70% 左右,-20℃ 的时候,只有20%到40% 了。而三元锂电池在-20℃ 的条件下,依然能够保持大约70%到80% 的电池容量。
所以越往北,想买磷酸铁锂的电车的朋友,越是要谨慎考虑 。
关于电车的讨论
现在想买电车的朋友也越来越多了,有哪些事情,是买了电车,真正开过之后才知道的?
电车日常使用,有哪些地方需要注意?哪些事情千万不要做?
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