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三元锂电池全称为“三元聚合物锂电池”,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(NCM)或者镍钴铝酸锂(NCA)的三元正极材料的锂电池,其中主要用于稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能的钴元素,是三元电池中不可或缺的贵金属。
对主机厂家工程师而言,燃油汽车上是一个油箱,它是一个液体容积。但是看到电动汽车上是一个又一个动力电池包,打开电池包里面,有许多数不清的一节一节的电池。动力电池开始把一节电池,叫做单体、把一组并联起来叫做模组,把模组串联起来,叫电池包,把电池包串联起来叫做电池系统。干电池一节只能做1.5V,人们要3V的电源,是2节干电池串联。单节的容量也不能做很到,人们要容量很大的电源,要将单个电池并联起来。
众所周知,“木桶效应”意味着水桶装水的能力取决于低的那块木板,串联在一起的电芯们也是这样的,由于是串联,所以各个电芯之间进行的电荷转移是一致的,那么当一个电芯的充电上限降低了,或者放电下限上升了,都会影响整个电池组的储电能力。
动力电池作为电动汽车的三大件(电池、电机、电控)之一,是整个车辆系统的动力来源,一直以来被视为电动汽车发展的标志性技术,其性能好坏直接关系到车辆续航里程的长短,重要性不言而喻。
锂离子电池无论在体积能量密度还是质量能量密度上都具有很大的优势,且相对于锂金属电池更加安全。这也是锂电池得以脱颖而出的一个重要原因。此外,相对于其他二次电池,锂电池还具有更优的寿命及环保表现。
三元材料,分为镍钴锰和镍钴铝两种,其中钴是三元锂的材料,因为钴本身是有毒性的,因此“少钴化”也是目元电池领域研究的一个课题。从成本、安全、性能等综合因素考量,目前市面上的动力电池主要以磷酸铁锂及三元锂电池为主。
电动汽车的动力电池实际上是一个统称,包含电芯、模组以及电池包三个层级。 电芯(Cell),可以充放电的锂离子电池基本单位,包含了正负极、隔膜及电解液,是电池氧化还原反应的进行空间。根据电芯封装形式不同,可以分为圆柱电芯、方形电芯及软包电芯。 模组(Module),为了保护电芯免于受到外部热、振动等冲击,将一定数量的电芯连接在一起,放在一个框架中组成电池的组件。 电池包(Pack),是装入电动汽车中电池的终形态,在模组的基础上装配电池管理系统(BMS)、电池冷却系统、线束、支架等零部件。
“刀片电池”通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,大幅提高了体积利用率,终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,也就是说续航里程可提升50%以上,达到了高能量密度三元锂电池的同等水平,并且比三元锂有了更优的安全及寿命表现。
魔方电池的电芯可以兼容不同化学体系,包括低能量密度的磷酸铁锂、钠离子、M3P等,中能量密度的三元电池5系、6系和高镍三元等,以及高能量密度的硅碳负极、半固态等都在应用范围之内。