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锂离子动力电池正极材料发展综述

3.2 动力市场分析

相对于LMO、LFP,三元材料更加适用于电动工具和动力电池领域。近几年来,电动汽车对动力电池能量密度的要求有明显的增加趋势,已经有汽车厂商开始在HEV 和插电式混合动力电动汽车(PHEV)上试验三元电芯了。如果仅仅从能量密度的要求而言,HEV 的能量密度要求较低,LMO、LFP 和NMC电芯都可以满足要求;PHEV 的能量密度要求较高,目前只有NMC/NCA 电芯可以满足PHEV 的要求,而受到Tesla 动力电池技术路线的影响,NMC 也必然会在纯电动汽车(EV)上有扩大应用的趋势。

日本和韩国已经将动力电池的研发重点从LMO 电池转移到了NMC 电池,这一趋势非常明显。国家工信部给新能源汽车动力电池企业下达的三个硬指标是:2015 年单体电池比能量达到180 Wh/kg 以上(模块比能量150 Wh/kg 以上),循环寿命超过2 000 次或日历寿命达到10 年,成本低于2 元/Wh。目前只有NMC 电芯可以同时满足这三个指标。因此,NMC 必将在未来成为动力电池的主流正极材料,而LMO 和LFP 由于自身缺点的限制将只能屈居配角。有A>C>B>D。当电网使用这种套餐供给用户时,用户可以有表1 中的四种选择。而实际情况中,风机的接入与否只能由电网决定,故用户只能在情况1、3 中选一种,或在情况2、4 中选一种。

3.2.1 供电可靠性

从供电可靠性方面考虑电价,可靠性越高,电价越高。所以,不可有中断的区域的电价大于可以有中断的区域的电价(不可有中断的供电可靠性高于可中断的供电可靠性),接入风机的电价大于不接入风机的电价(此处为单时段讨论,不考虑风机的间歇性,只从风机接入补充了容量方面考虑)。由此得出:D>A>C>B。当电网使用这种套餐供给用户时,用户可以有表1 中的四种选择。而实际情况中,风机的接入与否只能由电网决定,故用户只能在情况1、3 中选一种,或在情况2、4 中选一种。

3.2.2 综合考虑发电成本和供电可靠性

当综合考虑发电成本和供电可靠性时,采用加权系数。设发电成本方面的电价为h1,供电可靠性方面的电价为h2,综合考虑时的电价为h3,则:式中:l1和l2为加权系数,范围是(0,1)。电网可以根据实际情况来确定两个加权系数的大小,从而设定A、B、C、D 的大小。当电网使用这种套餐供给用户时,用户可以有表1 中的四种选择。而实际情况中,风机的接入与否只能由电网决定,故用户只能在情况1、3 中选一种,或在情况2、4 中选一种。

 4 结论

目前商用锂离子动力电池正极材料主要有锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料(NMC),每种材料都有自己的优势和缺陷,有自身的应用领域和市场需求,其中电动工具、HEV 和电动自行车是LMO 的主要应用领域,新能源公共交通大巴、出租车将仍以LFP为主,而NMC 动力电池将成为未来发展的主流,未来3~5 年之内高端的三元体系的动力锂电池将会呈现供不应求的局面。短期来看,国内动力锂电池仍将以磷酸铁锂为主、锰酸锂为辅,国内的锂电池和电动汽车企业可通过对磷酸铁锂材料的掌握,在2~3 年内形成成熟的电池技术,进一步提高技术水平,然后再过渡到三元材料的技术路线上来。因此材料和电芯厂家加紧在三元材料方面的布局,就成了比较迫切的战略问题。

5 结束语

随着清洁能源发电比例的大幅增加,安全、经济和环保已成为电力发展关注的焦点。通过以上分析可知,清洁能源的接入在降低社会投入总成本上效果突出,而需求侧响应中的可中断负荷机制在缓解阻塞上收益显著,将清洁能源引入需求侧响应管理后,两者可相辅相成共同作用于系统,相较各自单独作用时社会总效益更大,阻塞费用更低;清洁能源接入后,部分原已中断的负荷恢复运行,这使系统拥有更大的备用容量,从而增强了需求侧响应的可操作性。同时,可中断负荷被切除的时间减少,使用户用电更加稳定、可靠,供需双方均从中受益。

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