錳酸鋰和磷酸鐵鋰在動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域受追捧

　　阻礙動(dòng)力型鋰離子電池廣泛應(yīng)用于EV/HEV，甚至電動(dòng)自行車(chē)的兩個(gè)因素是：鋰離子電池的**性以及鋰離子電池的價(jià)格。

　　動(dòng)力型鋰離子電池*大的潛在市場(chǎng)是EV/HEV市場(chǎng)，目前批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車(chē)多采用鎳氫電池，但由于鋰離子電池在新材料及**等關(guān)鍵技術(shù)上的突破，使得能量更高，重量更輕的鋰離子電池在EV/HEV領(lǐng)域受到更多的關(guān)注。豐田、德國(guó)戴姆勒公司、通用汽車(chē)、本田、福特汽車(chē)都有計(jì)劃在混合電動(dòng)車(chē)或純電動(dòng)車(chē)中使用鋰離子電池。2007年年底，日本東芝宣布可批量生產(chǎn)EV/HEV用鋰離子電池“SCiB”；大陸集團(tuán)也計(jì)劃在2008年開(kāi)始生產(chǎn)EV/HEV鋰離子電池；總部位于法國(guó)Nersac的江森自控-Saft公司專(zhuān)門(mén)從事混合動(dòng)力、插電式、燃料電池和電動(dòng)車(chē)等先進(jìn)鋰離子電池的制造，是全球頭個(gè)同類(lèi)工廠。

　　對(duì)于動(dòng)力電池的商業(yè)化的廣泛應(yīng)用而言，價(jià)格也是一個(gè)非常重要的因素，普通消費(fèi)者很難接受電池的價(jià)格占整個(gè)產(chǎn)品價(jià)格非常高的比例。以電動(dòng)自行車(chē)為例，市場(chǎng)上一輛鉛酸電池電動(dòng)自行車(chē)為1500元左右，而一組36V、12Ah鉛酸電池價(jià)格在400元～500元之間；但如果換作同樣電壓及容量的鋰離子電池，那么電池的價(jià)格在1000元左右，并且鋰離子電池要求的保護(hù)電路板也價(jià)格不低。而隨著電池材料所用的鋼材、鈷鎳等金屬價(jià)格的不斷上漲，鋰離子電池的生產(chǎn)成本也在逐年提高，所以資源更加豐富、價(jià)格更有優(yōu)勢(shì)的錳酸鋰和磷酸鐵鋰在動(dòng)力型鋰離子電池領(lǐng)域受到追捧。

　　**性能容量等五方面衡量動(dòng)力型鋰離子電池技術(shù)

　　從技術(shù)要求而言，傳統(tǒng)的能量型鋰離子電池，在**性能、容量、循環(huán)壽命三者之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，而對(duì)于功率型的電池而言需要在**性能、容量、循環(huán)壽命、高倍率放電性能、溫升特性這5個(gè)方面來(lái)衡量。

　　**性要求

　　鋰離子電池的**性，是電池研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，以及使用中需要放在**位考慮的，近年來(lái)的“索尼電池門(mén)事件”，手機(jī)電池傷人事件，以及由**隱患帶來(lái)的大規(guī)模電池召回案，給電池工業(yè)帶來(lái)很大的反思。動(dòng)力鋰離子電池也不例外，動(dòng)力鋰離子電池通常為組合使用，在EV/HEV應(yīng)用領(lǐng)域，電池容易發(fā)熱，由于目前大多數(shù)鋰離子電池在高溫工作環(huán)境下，都存在潛在的**隱患，如果電池溫度達(dá)到130℃以上，電池就有發(fā)生著火爆炸的可能，這將導(dǎo)致用電設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p害，并危及使用者的生命**。對(duì)于鋰離子電池而言主要的**失效模式有以下幾點(diǎn)：內(nèi)部短路、外部???路、環(huán)境熱失控及過(guò)充。

　　1.內(nèi)部短路。鋰離子電池內(nèi)部短路的方式是*為復(fù)雜的，對(duì)于傳統(tǒng)的鋰離子電池而言，主要形式有鋁箔與銅箔、鋁箔與負(fù)極粉料、銅箔與正極粉料、正極粉料與負(fù)極粉料等等，表現(xiàn)為點(diǎn)與點(diǎn)、面與面、及點(diǎn)與面的方式，在進(jìn)行電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于可能發(fā)生的短路危險(xiǎn)部位要有充分的估計(jì)與防范措施。

　　2.外部短路、環(huán)境熱失控。主要是在PACK(電池組)及外部電路板設(shè)計(jì)方面需要考慮的，一般動(dòng)力電池的PACK中有溫度監(jiān)控的電子器件單元。

　　3.過(guò)充。過(guò)充本身會(huì)給電池帶來(lái)**事故，而且如果電池被過(guò)充，上述所列的幾種失效模式下發(fā)生電池著火、爆炸的可能性將急劇增大。

　　對(duì)于過(guò)充的防范手段主要有兩種途徑：一是電芯本身在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有防過(guò)充的功能結(jié)構(gòu)；二是通過(guò)外部充電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般動(dòng)力鋰離子電池大多同時(shí)擁有這兩種過(guò)充防范手段。

　　容量要求

　　鋰離子電池的容量，實(shí)際應(yīng)用中電池的使用時(shí)間與電池的能量直接相關(guān)，所以在動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域，人們更喜歡用電池能量來(lái)代替電池容量。目前的商用鋰離子電池，電池容量與電池**性能是一對(duì)矛盾體。對(duì)于動(dòng)力型鋰離子電池而言，其在容量方面的壓力相對(duì)筆記本或手機(jī)電池等能量型電池要小一些，因?yàn)閯?dòng)力型鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域在很大程度上是替代傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎘鎳電池以及鎳氫電池，電池在體積密度、質(zhì)量密度上的壓力遠(yuǎn)小于能量型鋰離子電池。所以我們?cè)谧鰟?dòng)力鋰離子電池設(shè)計(jì)時(shí)，通常犧牲一些電池容量，而選擇一些容量相對(duì)較低、**性更好的電極材料，如錳酸鋰和磷酸鐵鋰。當(dāng)然在小型號(hào)的動(dòng)力鋰離子電池方面，有的電池生產(chǎn)商也采用了高容量材料與低容量材料共混的方式以獲得更好的功率性能和較高的容量。

　　循環(huán)壽命

　　循環(huán)壽命對(duì)于動(dòng)力型鋰離子電池而言，主要體現(xiàn)在電池組在高倍率下使用的循環(huán)壽命。這對(duì)單體電池的一致性與可靠性提出了很高的要求。這就要求在單體電池的設(shè)計(jì)方面，不能單純地為了提高單體電池的倍率性能和循環(huán)性能，而使得電極結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，從而影響電池生產(chǎn)的一致性與可靠性，串聯(lián)電池組的性能取決于性能*差的那個(gè)單體電池。

　　高倍率放電及溫升特性

　　高倍率放電性能和溫升特性是功率型電池區(qū)別于能量型電池的主要特征。減小電池直流內(nèi)阻是提高電池高倍率放電性能及溫升特性的主要手段，而動(dòng)力鋰離子電池的溫升特性也是動(dòng)力鋰離子電池應(yīng)用失效中*常見(jiàn)的原因。