锂电池优点多,为啥厂家不把电动车电池都换成锂电池,一张图搞懂
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电动车是老百姓最常用的短途代步工具之一,尤其是在现在私家车保有量越来越多,上下班高峰期的路况越来越糟糕,电动车的轻便性优势十分明显,短途出行用它既方便,而且又很省钱。
而电动车的使用原理也很简单,就是依赖于电池存电,骑行的时候放电,驱动车辆运行,一辆电动车最重要零部件,就是电池,目前,电动车主要搭载的电池,有铅酸电池、锂电池这2种。
锂电池是电动车电池的后起之秀,在新国标实施之后,才得到快速普及,相比铅酸电池的笨重,锂电池轻便又小巧,那么,锂电池优点那么多,为啥厂家不把电动车电池都换成锂电池,今天小行家用一张图,让您一次全搞懂。
电池的续航能力好不好,除了容量就要考虑密度,那么,铅酸电池和锂电池,在密度上有什么区别,从上面图片可以看到具体的数据:
铅酸电池 :能量密度30~50wh/kg,体积能量密度62~80wh/L,重量能量密度25~30 wh/kg; 锂电池 :能量密度110~160wh/kg,体积能量密度350~400wh/L,重量能量密度180~200 wh/kg;意味着什么 :铅酸和锂电池在3种能量密度,都有较大的悬殊,在能量密度上的差别,意味着同容量之下,锂电池的蓄电量会越多,而体积密度越高,同容量会更小巧,重量密度越高,同容量重量越轻,由此可见,锂电池比铅酸电池同容量下,跑得远、重量轻、体积小。
此外,图片中的数据可以看到,在循环寿命上,铅酸电池只有200~300次,而锂电池可达500~2000次,理论使用寿命也是铅酸电池的2~6倍左右。
那么,锂电池相比铅酸电池有这么多优点,现在的电动车电池,还是以笨重的铅酸电池为主,厂家为什么不把电动车电池都换成锂电池,从图片中其实也能找到答案,体现在耐过充能力、自放电、安全性上,下面一起来看看。
耐过充能力 :什么是过充,指的是电池超出合理的充电时间,比如正常6个小时充满,充电却超过6个小时,过充会导致电池过热,损伤电池,而从铅酸电池和锂电池的耐过充能力来看,铅酸电池会更高,锂电池比较低,一旦过充,不仅伤电池,还有自燃等消防隐患。
自放电 :指的是电池在不使用的时候,也会有放电的情况,铅酸电池自放电是5%,锂电池是10%,这意味着,虽然锂电池的蓄电能力更好,但如果在放置的情况下,它的存电能力并不好。
安全性 :车主最顾虑的莫过于不安全,而从最近几年的电动车自燃可以看到,一些改装、老化、低质、没有很好的BMS管理系统的电池,是具有安全隐患的,而铅酸电池的安全性相对会更高。
以上可以看到,虽然锂电池在寿命、体积、重量、续航上有优势,但它在安全性、自放电、耐过充等方面,也有自己的不足,基本上可以“打个平手”,但是,要知道,锂电池的价格是铅酸电池的2~3倍左右,在这种情况下,铅酸电池当然会更有优势,不会把所有的笨重铅酸电池,都换成锂电池。
最后再来聊聊,如果从长远来看,锂电池会不会完全替代铅酸电池,小行家作为电动车的从业者,我的观点是“可能性很大”,随着老百姓的经济能力提升,锂电池和铅酸电池价格区别优势会越来越弱化,而锂电池技术一旦在耐过充、安全性、自放电得到改善,锂电池的轻小优势,很符合新国标整车重量不超过55公斤要求,会越来越有市场,还是有望锂电池全都替换掉铅酸电池的。
那么,对于厂家不把电动车电池都换成锂电池的原因,您明白了吗?有什么看法?欢迎大家评论交流。
三元锂和磷酸铁锂电池,谁家更胜一筹?
本篇字数约840字
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01
我们先来理一下锂电池的工作原理 。锂电池主要依靠锂离子在正负极间不断运动进行充放电,其中还有两个法拉第创造的词,是正极(Anode)和负极(Cathode) 。
阳极代表发生氧化反应 ,或失去电子的电极。Cathode反之。因此人们常说:“阴阳正负”,就是反着对应记忆。
原则上,放电时候,阳极就充当的是负极,阴极充当的正极;而在充电时是相反的,阳极就是正极。
我们的每一脚油门,都有无数锂离子在运动转移。
三元锂电池能量密度大约在240wh/kg,普遍是磷酸铁锂的1.7倍,这会让车以更轻的重量走更远的距离。但这里的能量密度并不是指质量密度,而是体积密度;其次三元锂的高温热稳定性、即安全性远不如磷酸铁锂好。第三,磷酸铁锂的成本较低,且成本不太受国际贸易波动和影响;第四,使用寿命上,磷酸铁锂也稍占优势。
但是,在低温能力方面,三元锂又是完爆磷酸铁锂。目前主流的三元锂,在零下30度下仍能正常工作。
特斯拉的Model 3磷酸铁锂电池冬测时发现,官方续航是468km,实际续航里程是200km;而同为相当官方续航公里的一汽红旗的红旗HS9和一汽奥迪的奥迪e-tron用的三元锂电池,比起特斯拉的实际续航要高约20-70km。
两款电池都属于锂电池,负极都是石墨,主要区别在于正极。一个采用磷酸铁锂,一个采用的是镍钴铝或镍钴锰。
从微观来看,磷酸铁锂的安全系数更高,主要因为它的橄榄石结构,因为磷-氧键作用力强,束缚了不稳定的氧原子,起到了稳定骨架的作用。
反观三元锂电池,是采用的层状结构,充电的时候,锂离子脱落了,电池内部变得不稳定,原本储存锂离子的位置可能会被镍元素抢占,那么这个层状结构就会崩塌。
因此从微观来说,磷酸铁锂电池比三元锂的安全系数高。
平时,我们探讨的111、523、811是Ni、Co、Mn三种元素在极片中的成分比例。而磷和四个氧组成共边四面体,极大的束缚了磷原子,使得本来就因低温而黏稠的电解液,扩散变得更加艰难。而在三元锂中,流动是离子的的基本格局。
在成本上,磷酸铁锂的低成本会让其在中低端市场中更占优势,中高端市场则主要是以三元锂为主。为了降低钴元素,在向高镍化发展。
下一期,我们来探讨电池模组概念。
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