鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:6294次 | 2019年01月03日
鈦酸鋰電池用在電動(dòng)汽車上的優(yōu)缺點(diǎn)?
先說(shuō)一下總結(jié)性的看法:鈦酸鋰是一種有用的材料,只是優(yōu)缺點(diǎn)都比較明顯。能量密度低是其最為突出的問(wèn)題,所以更適合于一些特種的電動(dòng)汽車的用途,想讓汽車跑遠(yuǎn)點(diǎn)的都請(qǐng)忽略它。
然后再吐槽一下:鋰電池,肯定得有正極和負(fù)極材料,說(shuō)不清楚分別是什么,分析其好用難用都無(wú)從談起。鈦酸鋰電池這個(gè)概念倒底算是啥,也沒(méi)說(shuō)明鈦酸鋰當(dāng)正極還是負(fù)極,不過(guò)沒(méi)關(guān)系,說(shuō)到這里咱就干脆都分析一下。
首先貼一下文獻(xiàn)對(duì)鈦酸鋰的簡(jiǎn)介:
翻譯一下上圖的英文:
175mAh/g的理論容量,對(duì)鋰電位1.5V----因此也不會(huì)產(chǎn)生SEI,不可逆容量低(所以這個(gè)材料壽命和安全性好),嵌脫鋰時(shí)體積應(yīng)變只有不到0.2%,所以材料結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定。制成時(shí)是Li4Ti5O12,充電滿后是Li4Ti5O12。該材料安全,壽命長(zhǎng),在功率型以及低溫用途下表現(xiàn)出色。
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%
下面開始分析:
容量不低,175mAh/g,但是這只是容量,不是能量,電壓乘以電量得到的才是能量。此材料電壓是1.5V,OK。
問(wèn)題來(lái)了,這個(gè)材料倒是既可以做正極,也可以做負(fù)極。如果做正極的話,那基本就要和石墨負(fù)極配,得到的電池基本就是1.5V的電池(一般鋰電池,3.4,3.7V的都有,現(xiàn)在好像還有4V的)。但是這也太搓了,電壓如此低,得到的電池能量密度也比較慘,看看電壓差別,就知道,能量密度起碼跌一半。你們整天嫌電動(dòng)車跑不遠(yuǎn),就是因?yàn)殡姵啬芰棵芏炔?,你再看看它?/p>
還沒(méi)完,它如果做正極,先充電的話要嵌鋰,這就要求負(fù)極必須含鋰。一般用的負(fù)極,比如石墨,都是不含鋰的,這就要求鋰化。鋰化的石墨/硅負(fù)極這個(gè)技術(shù)似乎已經(jīng)有,不過(guò)我聽來(lái)我們這里介紹的日本專家講了講,感覺可不像是什么已經(jīng)比較成熟的技術(shù),至少個(gè)人認(rèn)為比鈦酸鋰離實(shí)用還要遠(yuǎn)。總之,當(dāng)正極感覺十分不靠譜……
如果做負(fù)極的話,OK,這是它的本行吧。它電壓是高一點(diǎn),不過(guò)正好與電解液穩(wěn)定共存,不會(huì)生成SEI膜。因此材料安全性不錯(cuò),材料充放電時(shí)應(yīng)變又小,被譽(yù)為“零應(yīng)變材料”,總之壽命長(zhǎng),大倍率充放也比較耐受,聽說(shuō)有一萬(wàn)次的壽命。
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(wú)人設(shè)備
但是,樹上的鳥兒成雙對(duì)~~~~~~~~~~,它做負(fù)極的話,與幾種正極材料配合的情況如何?
電池的正負(fù)極相配是比較重要的內(nèi)容:比如這個(gè)負(fù)極特別牛,一萬(wàn)次的壽命,可惜正極只能撐500下……一樣沒(méi)戲。幾種典型的正極材料,如三元(現(xiàn)在也不錯(cuò)了),鈷酸鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰中,磷酸鐵鋰仍然是毫無(wú)疑問(wèn)的壽命最高的(雖然你們老吐槽鐵鋰這這那那),磷酸鐵鋰的功率性能也很好(參見上次磷酸鐵鋰電池的回答),因此個(gè)人認(rèn)為和鈦酸鋰配合還比較靠譜。不過(guò)這種電池,電壓只有3.4-1.5=1.9V,基本還是一個(gè)慘(普通磷酸鐵鋰電池,以石墨為負(fù)極,3.3V左右的電壓)。能量密度也相應(yīng)的非常寒磣。
總之,鈦酸鋰這個(gè)材料,要么電壓再低點(diǎn)(當(dāng)負(fù)極),要么電壓再高一點(diǎn)(牛B無(wú)敵新正極),可能境遇都要好很多。
此外,這個(gè)材料價(jià)格貴是肯定的(RMB/kg),畢竟鈦不是什么特別便宜的東西,你再便宜能有錳鐵便宜?再加上能量密度低(WH/kg),所以算單位能量(RMB/WH)的價(jià)格時(shí),只會(huì)更缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。(你們天天嫌電動(dòng)車貴)說(shuō)來(lái)說(shuō)去,其實(shí)人家也有優(yōu)點(diǎn),材料穩(wěn)定,安全,大倍率功率性能良好,因此對(duì)于“快充”“功率型”用途,一定是比較適合的,這一點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題,人家沒(méi)撒謊。
但是,這種功率型用途是靠犧牲能量密度得來(lái)的,以前裝100kg電池,現(xiàn)在如果還想跑那么遠(yuǎn),就要裝200kg……所以相應(yīng)的也就做了一些調(diào)整,比如就少裝電池,然后跑一趟充一次,每次都快充。其實(shí)我覺得,這也算是一種成功的運(yùn)行模式。只不過(guò)真的得把單位能量(RMB/WH)的價(jià)格這筆賬算清楚,畢竟受認(rèn)可的產(chǎn)品,成本一定得有點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)力,而在這點(diǎn)上鈦酸鋰好像不太樂(lè)觀。
另外一個(gè)快充,電流大,略危險(xiǎn),能量損失率高,算了……我覺得我像是一個(gè)快充黑,總之快充有優(yōu)點(diǎn),也有不足,客觀看待吧~~
PS:鈦酸鋰做負(fù)極與磷酸鐵鋰配合,充分發(fā)揮穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命、高功率的優(yōu)點(diǎn)時(shí),做一些功率型、儲(chǔ)能型電池,還是比較靠譜的,貌似有廠家有這個(gè)產(chǎn)品。