五種正極材料在動(dòng)力電池的性能比較

時(shí)間:2015-07-01 15:44來源:材料人網(wǎng) 作者:火凡
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  電池制造商正在大力推廣電動(dòng)汽車,如果他們不成功,將會(huì)發(fā)生什么呢?可能像20世紀(jì)90年代迅猛發(fā)展的燃料電池或過去十年發(fā)展起來的生物燃料一樣,如果沒有政府的大力補(bǔ)貼就無法生存下來。美國能源部也承認(rèn),鋰電池的一些關(guān)鍵參數(shù)無法滿足需求。較新的鎳氫電池,比鋰電池更便宜、更安全,也更適用于電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng),但由于研究較為成熟,研究工作無法得到政府資助。

  電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中沒有理想的競(jìng)爭(zhēng)者,因此鋰電池仍然是一個(gè)很好的選擇。圖1示出了5種備選電池,其中鋰鎳錳鈷(NMC)電池、磷酸鋰電池和鋰錳電池具有一定的優(yōu)越性。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中最流行的鈷酸鋰電池(未列出)這種最高的能量密度的“電腦電池”雖然被特斯拉和Smart Fortwo ED用作電動(dòng)車的電源,但由于其高昂的價(jià)格等劣勢(shì)并不適合大量應(yīng)用的在一般電動(dòng)車中。人們需要在安全性、比能量、成本和高溫性能等方面做出折衷的選擇。

五種正極材料在動(dòng)力電池的性能比較

圖1 電動(dòng)車電池 挑戰(zhàn)、機(jī)遇及2020年展望

  注:在軸線上形狀越向外延伸,電池就越好。

  圖1比較了5種電池在安全性、比能量(也稱為容量)、比功率(電池的大倍率充放電的能力)、電池的高低溫性能、壽命(包括使用壽命和儲(chǔ)存壽命)以及成本6個(gè)指標(biāo)的性能。但圖中沒有提及充電時(shí)間,如果有合適的電源插座可用,電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的所有電池都可以快速充電,超快速充電是個(gè)例外情況,不過大多數(shù)用戶還是能夠接受幾個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間的。圖1 也沒有列出自放電性能——這是另一個(gè)需要重視的電池特性,在一般情況下,鋰電池自放電速率較低,如果電池是新的,自放電幾乎可以忽略不計(jì)。然而,因受熱引起的電池的老化會(huì)加速電池的自放電并引起電池管理上的問題。在電動(dòng)汽車可選的電池類型中,磷酸鋰電池比其他電池系統(tǒng)自放電速率都高。

  圖1中的五種電池的性能圖雖然不完全一樣,但是卻比較相似,沒有一種電池可以脫穎而出。 例如,NCA雖然具有高容量,但是在安全方面卻不敵磷酸鋰電池,但磷酸鋰電池容量很低。沒有完美的電池,汽車制造商就通過設(shè)計(jì)電池組合來彌補(bǔ)某方面性能的不足。因此電池制造商一般是根據(jù)訂單要求來設(shè)計(jì)電池,強(qiáng)化應(yīng)用所需的重要特性。下面是一個(gè)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中電池的幾個(gè)重要指標(biāo)。
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