近年来,动力型锂离子电池受到人们的广泛关注,已广泛应用于电动工具、动力玩具领域,并在EV(电动汽车)/HEV(混合动力电动汽车)、电动皮划艇、电动自行车等领域有潜在的应用前景。
锰酸锂和磷酸铁锂在动力锂离子电池领域受追捧
阻碍动力型锂离子电池广泛应用于EV/HEV,甚至电动自行车的两个因素是:锂离子电池的安全性以及锂离子电池的价格。
动力型锂离子电池最大的潜在市场是EV/HEV市场,目前批量生产的混合动力汽车多采用镍氢电池,但由于锂离子电池在新材料及安全等关键技术上的突破,使得能量更高,重量更轻的锂离子电池在EV/HEV领域受到更多的关注。丰田、德国戴姆勒公司、通用汽车、本田、福特汽车都有计划在混合电动车或纯电动车中使用锂离子电池。2007年年底,日本东芝宣布可批量生产EV/HEV用锂离子电池“SCiB”;大陆集团也计划在2008年开始生产EV/HEV锂离子电池;总部位于法国Nersac的江森自控-Saft公司专门从事混合动力、插电式、燃料电池和电动车等先进锂离子电池的制造,是全球首家同类工厂。
对于动力电池的商业化的广泛应用而言,价格也是一个非常重要的因素,普通消费者很难接受电池的价格占整个产品价格非常高的比例。以电动自行车为例,市场上一辆铅酸电池电动自行车为1500元左右,而一组36V、12Ah铅酸电池价格在400元~500元之间;但如果换作同样电压及容量的锂离子电池,那么电池的价格在1000元左右,并且锂离子电池要求的保护电路板也价格不低。而随着电池材料所用的钢材、钴镍等金属价格的不断上涨,锂离子电池的生产成本也在逐年提高,所以资源更加丰富、价格更有优势的锰酸锂和磷酸铁锂在动力型锂离子电池领域受到追捧。
安全性能容量等五方面衡量动力型锂离子电池技术
从技术要求而言,传统的能量型锂离子电池,在安全性能、容量、循环寿命三者之间寻找一个平衡点,而对于功率型的电池而言需要在安全性能、容量、循环寿命、高倍率放电性能、温升特性这5个方面来衡量。
安全性要求
锂离子电池的安全性,是电池研发设计、生产,以及使用中需要放在第一位考虑的,近年来的“索尼电池门事件”,手机电池伤人事件,以及由安全隐患带来的大规模电池召回案,给电池工业带来很大的反思。动力锂离子电池也不例外,动力锂离子电池通常为组合使用,在EV/HEV应用领域,电池容易发热,由于目前大多数锂离子电池在高温工作环境下,都存在潜在的安全隐患,如果电池温度达到130℃以上,电池就有发生着火爆炸的可能,这将导致用电设备的严重损害,并危及使用者的生命安全。对于锂离子电池而言主要的安全失效模式有以下几点:内部短路、外部短路、环境热失控及过充。