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下載手機APP 繼鈉離子電池之后，動力電池的下一位“新秀”會是誰?
8月9日，星恒電源股份有限公司(以下簡稱“星恒電源”)與天目湖先進儲能技能研討院有限公司(TIES)攜手，共同創建“雙子星聯合實驗室”，致力于進行“耐高溫、長壽數、高安全的錳酸鋰資料和電池技能開發項目”研討。
如今，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池在乘用車范疇都擁有眾多的用戶。這兩種動力電池成為了市場干流，為何雙子星聯合實驗室還要聚集錳酸鋰電池?《中國汽車報》記者帶著疑問，獨家專訪了TIES院長、中國科學院物理所研討員李泓。
長處和缺陷都很杰出
在人們的印象中，電動汽車普遍運用三元鋰或磷酸鐵鋰電池，在市場上很少看到配裝錳酸鋰電池的車型，構成這種現象的原因是什么?
李泓告知記者，大家一向比較關注電動汽車的續駛路程，動力電池的能量密度越高，單次充電續駛路程越長。三元鋰電池的能量密度可達300Wh/kg，因此在乘用車上具有較為顯著的優勢位置。不過，由于需求運用鈷、鎳等金屬資料，導致它的本錢高于磷酸鐵鋰電池。
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跟著CTP、刀片電池技能的進步以及整車對電池包體積的優化，電動汽車配裝磷酸鐵鋰電池也能到達500～600公里的續駛路程，基本上能消除人們的路程焦慮。再加上其本錢顯著低于三元鋰電池，而且安全性較好，近一段時間以來磷酸鐵鋰電池的產量和裝機量不斷擴大。
錳酸鋰電池的能量密度不及上述兩種動力電池，循環壽數、高溫儲存特性也存在短板。不過，它也有著杰出的長處。“錳酸鋰電池的本錢比磷酸鐵鋰電池低，快充功能體現良好，低溫功能也十分杰出。在鋰電池的市場競爭中，大規模運用、取得優勢位置的要害還在于本錢、安全等幾項要素。”李泓以為。
李泓告知記者，錳酸鋰資料比磷酸鐵鋰的本錢低20%～30%。別的，錳酸鋰電池的電壓較高，到達3.9V，磷酸鐵鋰電池為3.4V，三元鋰電池為3.7V。電壓高意味著電池PACK能夠運用較少的電芯，錳酸鋰電池包既能夠少裝電芯下降本錢，又體現出體積優勢，PACK的本錢顯著低于三元鋰或磷酸鐵鋰電池。
錳酸鋰電池的安全性則介于三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間。李泓指出，磷酸鐵鋰電池的安全問題首要來自負極，三元鋰電池的安全問題來自正極的要素愈加杰出。錳酸鋰是尖晶石結構，比層狀氧化物的穩定性好，磷酸鐵鋰中磷酸根中的氧更難分出，穩定性強于錳酸鋰電池。
錳酸鋰電池有改進空間
三元鋰電池能量密度的極限在哪里?現在，業界還沒有給出精確的答案。不過，人們對于磷酸鐵鋰的極限值基本已構成共識，約為170mAh/g，現在其潛力挖掘已到達165mAh/g。錳酸鋰的理論克容量約為144mAh/g，現有錳酸鋰電池的克容量為114～117mAh/g，其能量密度還有較大提高空間。
錳酸鋰電池的高溫穩定性不如磷酸鐵鋰電池，但也有改進辦法。據李泓介紹，他們在做固態電池的時分，把高鎳三元資料外表通過固態電解質處理，能夠避免氧分出以及熱失控，下降外表氧化才能。對錳酸鋰資料進行改性，也有機會進步電池高溫穩定性;別的，在負極側進行固態化處理，也可避免析鋰及帶來的副反應。
改進不只于此，隔閡技能進步也為錳酸鋰電池的進一步開展帶來了期望——中間的隔閡通過涂層后，熱收縮溫度能到達較高的水平，使安全性明顯提高。據悉，涂層的固態化能夠改進正負極與隔閡的界面接觸，有利于避免正極錳溶解后向負極分散，發生熱失控的幾率將進一步下降，或明顯進步熱失控的溫度。
李泓說：“錳酸鋰電池改性的第一步是完成準固態化，下一步要測驗全固態。這些都完成后，錳酸鋰電池的安全性、耐高溫功能、循環功能將明顯提高。”他還告知記者，在正極資料不變的情況下，從人造石墨負極到納米硅碳負極再到鋰碳復合負極，錳酸鋰電池電芯的能量密度能提高至240～250Wh/kg以上。未來，跟著電解質耐氧化電位的進步及固態電解質的引進，其正極資料還有或許進一步升級為放電電壓在4.8V，可逆容量在135mAh/g的鋰鎳錳氧(LiNi0.25Mn1.5O4)。這類資料與錳酸鋰晶體結構共同，含鎳量較低，直接與石墨匹配后的能量密度能夠提高至240Wh/kg，未來與納米硅碳等復合，有望超越280Wh/kg。別的，還有一類高錳基正極資料，其資料可逆容量高達300mAh/g以上，僅僅現在在循環過程中存在電壓衰減顯著、倍率功能相對較差、循環性不到1000次以上、高溫脹氣等問題，需求進一步優化。
跟著技能瓶頸不斷突破，這些新資料一旦開發成功，將明顯推動錳基正極資料的運用，從資源可持續性、下降本錢、進步綜合技能經濟性方面考慮，有望占有更大的市場份額。
或與三元資料“結合”出更大前景
國家電動乘用車技能創新聯盟技能委員會原主任、國家新能源汽車創新工程專家組原組長王秉剛曾告知記者，日產聆風簡直沒有過重大起火事故。記者查詢資料后發現，該款車運用錳酸鋰電池，與大多數電動汽車有明顯區別。
李泓告知記者，日產聆風并不單純運用錳酸鋰電池，而是錳酸鋰與三元鋰電池混搭運用。兩種正極資料混用，不只在汽車上存在，在其他運用場景，如消費電子產品、無人機上也常見。“錳酸鋰電池正極中摻雜三元資料，能夠通過離子交換反應，抑制錳溶解，提高錳酸鋰正極資料的高溫文循環功能，一起提高能量密度。”他解釋說。
據悉，由于錳基電池有自己共同的優勢，不只國內多家企業進入，AESC、LG化學、東芝、日立、LEJ等日韓企業也出產錳酸鋰電池或在三元鋰電池里摻雜錳酸鋰資料。在本年3月舉行的大眾汽車“電池日”活動上，該公司就清晰表明，將大力研制高錳電池。
記者了解到，雙子星聯合實驗室的創建方之一星恒電源，曾由中科院物理所孵化，一向致力于錳酸鋰電池的開發，已成為國內最大的錳酸鋰電池研制與出產企業。星恒電源與TIES聯合成立實驗室，便是期望通過逐漸導入納米固態電解質、納米硅碳負極、固態電解質復合隔閡等新技能，開發更耐高溫、長壽數、本質安全的錳酸鋰資料和電池技能，逐漸完成錳酸鋰電池從液態到準固態，到未來爭奪完成全固態，然后明顯提高錳酸鋰電池的能量密度、循環壽數、安全性，一起發揮其低本錢、高倍率、低溫功能好的長處。“這項技能假如研制成功，在電動輕型車和電動汽車動力電池范疇將具有強壯的市場競爭力。”李泓說。
“跟著新能源汽車補貼退坡直至撤銷，削減資源依靠，削減鋰電池中鈷和鎳的含量乃至完全不運用鈷和鎳，然后減低動力電池本錢，增強市場競爭力成為企業考慮的頭等大事。錳酸鋰電池以其共同的優勢受到人們的注重，與改性后的三元資料結合，既改進電池包功能，又能操控本錢，預計未來市場份額可達25%以上。”李泓以為。中國汽車報 作者：萬仁美
標簽：
錳酸鋰電池
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