鉅大LARGE | 點擊量：820次 | 2018年08月22日
什么是鎳鈷錳鎳鈷鋁三元鋰電池
隨著電動車的廣泛普及，身邊有好多朋友一直來問動力電池的相關(guān)問題，Shock身為一個冒險家，別的可以不看，但對自己出外冒險裝備的可靠性卻是最為重視的。今天我就請來了一位我的好朋友，跟大家聊聊動力電池的那些事。
大家好，我是動力電池家族的明星成員小錳，也就是鎳鈷錳三元鋰電池（NCM）。我們動力電池家族的歷史可以追溯到1837年。當時蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅(qū)動的車輛。那為什么電動車出現(xiàn)得這么晚？主要是因為續(xù)航、充電時間、安全性等關(guān)鍵問題。而我們家族的成員們，就是為了解決這些問題而誕生的。
我們的家族成員都是誰？
比較有知名度的是磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池，還有我和我的兄弟鎳鈷鋁三元鋰電池（NCA）。我們由不同的元素組成，所以有著不同的能力和特性。比如磷酸鐵鋰電池，脾氣最好最穩(wěn)定，但同等體積下儲存的電能（能量密度）不夠多，進而影響了車輛的續(xù)航能力。再來說鈦酸鋰電池，它能夠快速放電并提供大功率的輸出，能給大巴和坦克供電。但是它的能量密度比較低，而且原材料與制作成本太高，所以一般的電動車并不舍得用它。最后說我們兄弟倆，我們的脾氣也不錯、能量密度更高，還能夠平衡續(xù)航和穩(wěn)定性，所以就成為了當下消費級電動車動力電池的首選。
我到底是種怎樣的電池？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
科學(xué)地講，三元鋰電池是以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的一種鋰電池。我的優(yōu)點前面已經(jīng)說過了，這里主要說下我的脾氣。我的脾氣雖然還可以，但是如果腦子內(nèi)部短路或者被撞擊、穿刺和燒烤，我也是會生氣失控的。所以為了不讓我生氣，科學(xué)家們在金屬鹽和包裝方式的選擇等方面下了不少功夫。
穩(wěn)定性的選擇：鋁還是錳？
同樣身為三元鋰電池，我和我兄弟還是有不同的性格與特征。大哥鎳鈷鋁制作不僅工藝要求高且成本高，但鋁可以起到提高電池循環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性的作用，搭配在三元體系中，鎳含量可以得到一定提升，從而實現(xiàn)更高的電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結(jié)構(gòu)較鎳鈷錳不穩(wěn)定，容易在較高溫度的情況下，發(fā)生崩塌導(dǎo)致熱失控，進而引發(fā)風(fēng)險。相比之下，我體內(nèi)的錳元素雖然較難穩(wěn)定更多的鎳，而導(dǎo)致目前鎳鈷錳體系能量密度稍低所以續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁，但含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳，同時鎳含量比例較少，因此作為動力電池更為安全。
包裝方式的選擇：圓還是方，軟還是硬？
我身體里的鎳鈷錳，在達到一定溫度時會發(fā)生分解，釋放氧氣，而氧氣會加速高溫作用下電解液的反應(yīng)，進而造成風(fēng)險。所以我需要更為可靠的包裝方式。當下最主流的方式有三種：圓柱型、方殼型和軟包型。
圓柱型：電芯以緊密的卷繞方式包裝，內(nèi)部排列更緊湊，聚集的能量更多。不過因為圓柱型的電池體積小，如果想要提供更多的能量，則需要大量的單體電池來組成電池包，所以電池的一致性很難保證。電池的一致性管理不當會導(dǎo)致多種不好的結(jié)果，其中一種就是內(nèi)阻增高致使電池內(nèi)部溫度失控引發(fā)危險。
方殼型：能把內(nèi)部材料卷覆得較為緊密，再加上有鋁殼限制不容易膨脹所以相對安全。這種包裝方式可在內(nèi)部配備防爆塞，如果有熱失控的情況，會從防爆塞的固定方向釋放膨脹空氣，不容易影響其它電芯。
軟包型：在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，因為沒有鋁殼的空間限制，所以在同樣體積的狀況下可裝入較多能量，反應(yīng)最直接最徹底。但也因為沒有鋁殼限制，電池包容易鼓氣或變形，會有安全隱患。
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