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松下鋰電池18650的概念,客戶為什么選擇18650鋰電池?

2019-1-15 20:03:14??????點擊:
客戶為什么用松下鋰電池18650?
首先糾正一個概念,“鋰電”是我們一般說的“鋰離子電池”的簡稱,而有些人說的“鐵電”,其實是使用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池,它是“鋰電”的一種。
先說簡單版通俗型概念:
客戶使用的松下18650鋰電池,以NCA為正極,并且設計了復雜的電池管理系統,從而盡可能保證和提高了電池工作的高效性與安全性。至于是否絕對的安全,這個無法回答,你如果想說自燃,我還想說汽油車夏天也自燃呢。
對于純電動汽車(不考慮插電混動以及純混,人家可以靠汽油開掛),我們最最糾結的是什么?里程焦慮,就是開不遠,因為電池的能存儲的能量密度太低,車用電池成組后現在一般也就100~150Wh/kg的能量密度,汽油的這個數值大概是10000……所以哪怕你像烏龜一樣背一車電池都不見得解決問題。大家天天吐槽電動汽車天天充電跑不遠半路沒電了怎么辦,都是能量密度太低給害的。
現在電池技術的最大短板,就是能量密度太低,落后于摩爾定律無窮遠,即使它們能量密度也不夠高,關鍵是離實用還遠。
所以至于為什么不采用磷酸鐵鋰電池,我想說,主要原因,應該是容量(Capacity單位是Ah),以及能量(Energy,即容量的Ah乘以電壓,得到Wh)偏低(磷酸鐵鋰容量比三元低一點,電壓還低,只有3.4V,所以乘出來的能量就更低了)。
  實際的汽車用電池組都是串并聯組合出來的,需要用串聯來提高電壓,此時,單節單池的電壓以及不同電池之間的容量一致性顯得非常重要,光說容量低是不嚴謹的。
本人的工作就是在國內某研究所做磷酸鐵鋰的某升級產品的研發,還同時亂看一些其它材料,鋰電池和電動汽車的東西,所以在這里答一下。
要對比幾種正極材料,我們就必須引入這個圖,即五個重要性能判據:
Power功率,Life壽命,Cost成本,Safety安全,以及Energy能量。
對比的材料是NMC/NCA三元材料/NCA,LCO鈷酸鋰,LFP磷酸鐵鋰,LMO錳酸鋰。NCA和NCM比較相近,算是材料中的近親,因此在這里歸為一類說。
LCO=LiCoO2,layered,NMC=LiNixMnyCozO2,layered,NCA=LiNi1-y-zCoyAlzO2,layered,LMO=LiMn2O4spinel,LFP=LiFePO4olivine
  Energy能量最低(悲劇,容量低是一方面,3.4V的低電壓才是問題,反面例子就是鎳錳酸鋰尖晶石,電壓4.7V)。篇幅所限,就不在這里放充放電曲線了。
Power功率一點也不低(在鄙研究所自制的中試級磷酸鐵鋰,5C可以做到130mAh/g滴(當然PHOSTECH的也可以......)。包碳+納米化材料倍率性能還是很強大的!
Life壽命和Safety安全性最優,這主要得益于該材料中聚陰離子PO43-的結合作用,使得氧結合的更好,與電解液的反應活性低,不像三元材料那樣更容易出現一些產生氧氣鼓泡等現象。壽命上,一般認為可以>4000次循環。
Cost成本,松下磷酸鐵鋰電池還不錯,成本上僅次于LMO錳酸鋰材料(這個東西,空氣燒,錳源又便宜),第二有競爭力。磷酸鐵鋰的原料,磷鐵鋰都比較便宜,但是做成納米粉需要一些成本,熱處理又要在惰性氣氛下進行,種種工藝要求,導致該材料的成本(國產的大約10W/t)不像LMO那么低(6~7W/t),但是比起NMC(13W/t),LCO(更貴)還是便宜一些的。
原因:鈷比鎳貴(我國貧鈷啊有沒有),鎳比錳鐵要貴,用什么原料,有什么成本。
然后再對比分析以下NCM/NCA材料
能量最有優勢(電動汽車就想跑遠點,這個最重要)。此外隨著高鎳NCM材料的研發推出,這個材料的能量密度還能有進一步的提升
功率還可以(其實也夠用了,對于純電動汽車,能量比功率特性更為重要,對于豐田Prius這種混動車,功率特性才更重要,但前提是能量不能太挫)
壽命,也不錯。之前的時候,三元材料可能壽命在1000次左右,但是近幾年來隨研發工作的進展,該材料的壽命已經可以達到2000周(好像標準是還能保持80%還是多少,記不清了),這就已經很可觀了,比如你電動汽車,一天一充,一年365次,2000次夠你6年了,好多人這時都打算換車啦。
成本有點高(先承認這點)。
畢竟用了些鎳鈷金屬,成本高點正常,但是這個材料至少比LCO鈷酸鋰便宜,所以以后在日常電子消費品領域,取代LCO材料還是比較有前途的。
安全差,尤其是相對于磷酸鐵鋰而言,NCM/NCA材料充電時會往外冒氧氣,使用中出事的可能性也高于LFP材料,三元材料電池安全性一直存在一些問題。
但是說到這里,電池里不只有正極材料,我們還可以通過電解液成分調節,隔膜優化(陶瓷隔膜神馬)以及優化電池控制系統(冷卻,安全防護)來減輕這個問題。雖然NCM/NCA材料的安全性一直算是個問題,但是還是有提高的空間和解決的辦法的。說能完全解決安全問題的,我認為都是在耍流氓。電池控制系統,是盡可能提高安全度,不可能保證100%安全。
哪個更安全?
  所以在此對比一下這兩個材料,最重要的能量密度上NCM/NCA完勝,壽命上NCM/NCA不差,安全上NCM/NCA差些,但是不嚴重,功率不算太重要,兩者都不錯,成本上NCM/NCA高一點。

此外磷酸鐵鋰不需要用鎳鈷這些玩意,對于國家資源安全是有所幫助的(好吧,其實也用不太多,不過這產業一旦大了用量也可觀);
還有,磷酸鐵鋰材料畢竟壽命還是最好的,所以在某些要求時間的場合,它有優勢(比如有的電池便宜,但是壽命可能只是磷酸鐵鋰的一半不到,折合使用時間后成本就不一樣了,我才不告訴你是LMO呢),大家要學會算賬。
在一些能量密度要求不是特別高的場合,磷酸鐵鋰還是有優勢的,比如儲能等新領域。
  所以,說來說去,為了讓純電動汽車跑的更遠,能量密度更高的松下電池更受青睞。