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马斯克看上宁王量产,磷酸锰铁锂电池有啥特点?

2022-07-19 16:39 来源:网络 点击:

马斯克看上宁王量产,磷酸锰铁锂电池有啥特点?

作者 / 郎玉峰

今年 3 月份,不知各位小伙伴是否还有印象,马斯克公开表示对锰元素非常感兴趣,并且在 2022 特斯拉电池日上,也公开公布电池全新研究方向,马斯克公开表示锰元素的正极电池化学的潜力,所以,锰元素再一次被电池行业推上了制高点。

锰元素有何特点?

提起电动车动力电池,相信诸位小伙伴脑海里想到的就是磷酸铁锂电池,和三元锂电池,目前两种正极材料不同的电池,也是行业内装车量最大的电池品牌,好像很多用户也从未听过关于锰元素的采用。

在谈锰元素有什么化学特点行至之前,我们先聊聊锰元素的应用。

虽然目前电动汽车上的动力电池没有采用全部由锰元素做正极的锂离子电池,但其实锂离子电池行业内一直存在应用锰元素的锂离子电池,最常见的就是三元锂电池正极中含有锰元素。而采用锰元素更大比重的正极锂电池电池,常见的为锰酸锂电池,锰酸锂电池广泛应用于电动自行车类的动力电池需求,比较常见的比如雅迪品牌旗下电动车,采用的均是来自星恒电池公司的锰酸锂电池,并且小米生态链旗下的九号出行品牌,旗下的电动自行车也采用的都是锰酸锂电池,可见,锰元素一直活跃在电池行业中。

锰元素在行业内具有更高的电压表现,锰酸锂电池电压可以达到 3.9V,而磷酸铁锂电池也仅能达到 3.4V,甚至三元铁锂电池也比锰酸锂要低,只能达到 3.7V,所以锰元素在电压有优势的情况下,充放电功率可以有更好的表现;锰元素也有相对不错的携带锂离子的能力,也就是说,锰元素可以有较好的能量密度表现,当然,锰元素的能量密度表现只是相较于传统的磷酸铁锂,相比于三元锂电池,还是有一定的差距。

根据锰元素的特点,因为电压的上限增高,可以在动力电池组的电芯数量上减少,既能达到理想的电压要求;并且因为能够携带的锂离子数量也有一定的优势,所以理想状态下,可以有效的增加磷酸铁锂电池原本的能量密度。

当然最重要的是,锰元素也比较稳定,在安全方面也能有很好的保障,能保持和磷酸铁锂电池相同的安全水平,而缺点就是如果全部采用锰元素做电池正极,远达不到磷酸铁锂电池的寿命长度,充放电周期相较于磷酸铁锂有一定的差距。

锰元素如何应用于动力电池?

在提及锰元素如何应用之前,大家可能更多的是了解三元锂电池中的正极材料,采用少量的锰元素,常见的配比有 523、811、622,为了提高更大的能量密度,三元锂电池中更依赖于镍元素来提高锂离子数量携带上限,所以才能有更大的能量密度表现。

三元锂电池当然也有缺点,在此笔者不做过多赘述,蔚来品牌目前主打的动力电池包有两种,分别为 75kWh 和 100kWh 两种,而 75kWh 动力电池包,则采用三元铁锂电池,也让更多用户了解到了,电池的正极材料可以在电化学反应中,适当的进行调配,有效的改变电池成本、电压和能量密度表现。

那三元锂电池可以增加铁,那磷酸铁锂电池中,是不是也可以增加锰呢?所以,比亚迪、宁德时代、欣旺达等一种电池企业,在上半年通过的电池中试环节,正在送样品给个各大车企进行测试,也是说,磷酸锰铁锂电池,很可能朝用户走来。

根据网络信息所爆料,比亚迪早在 2013 年就对磷酸锰铁锂电池进行研究,因为循环寿命低,内阻大,在 2016 年被终止相关开发。

为了能够更好的看出磷酸锰铁锂电池的特性,笔者特意找了一张关于其性能的数据对比,相较于磷酸铁锂电池,酸锰铁锂电池确实有着理论更高的能量密度,并且相较于三元锂电池也有更强的电压表现,根据数据可以看到,酸锰铁锂电池可以和磷酸铁锂电池一样,拥有同样好的安全性能和低成本的特性,但导电性能的确是酸锰铁锂电池所要面临的问题。如若可以解决,酸锰铁锂电池就离电动车的动力电池应用更进一步。

其实从数据以及上文笔者剖析的锰元素特性就可以看到,锰元素此前应用于三元锂电池中,更多的是帮助三元锂电池来平衡活跃性,毕竟镍元素过于活跃,虽然可以突破能量密度,但也需要做取舍和平衡,锰元素就是一个很好的平衡元素。

而在磷酸锰铁锂电池中,更多的是来优化已经达到性能上限的能量密度等表现,能够保持安全和成本不变的情况下,增大电压表现,增加能量密度突破,所以就能够更好的将磷酸铁锂电池进行优化,毕竟成本和安全,不仅仅是用户关心的,也是车企非常关心的,如果锰元素此次能够将磷酸铁锂电池上限进行突破,对行业来说绝对是一件非常好的事情。

# 写在最后

众所周知,电池的发展决定着当下电动车行业的发展,作为用户而言,对于电动车固然有着越来越高的期许,近两年电动车也的确非常争气,无论是续航还是性能均有着越来越好的表现。而电池的进步也将决定着新能源行业的覆盖和普及,只有电池进步的越快,新能源行业的覆盖也将更大。