❶ 比亞迪「刀片電池」浮出水面,能量密度低於競品
傳聞中的「刀片電池」終於浮出水面。
近日,工信部官網公布了最新一批新能源汽車推廣目錄(下稱「目錄」),其中由比亞迪汽車工業有限公司生產的比亞迪牌7009BEV1純電動轎車位列其中,而據第一汽車頻道記者多方核實,該款汽車正是首個搭載「刀片電池」的比亞迪漢EV純電動轎車。
此前,在中國電動汽車百人會論壇(2020)期間,比亞迪董事長王傳福透露,比亞迪「漢」將是全球首款搭載「刀片電池」的車型,該車型有望於今年6月上市。
根據目錄顯示,漢EV車型根據配置不同,提供單電機與雙電機兩種續航版本,雙電機版本的最高NEDC工況法續航達605公里,其適用的電池系統能量密度為140Wh/kg,而該數值略低於此前寧德時代發布並於去年投入生產的NCM811(高鎳電池)的最高包體能量密度達到180Wh/kg,也低於LG化學、松下電機等海外主流電池生產商主推產品的最高系統能量密度150~180Wh/kg。
一直以來,比亞迪新能源汽車的動力電池供應自給自足,因此其電池出貨量規模被寧德時代趕超。2018年,寧德時代在電池出貨量是比亞迪的兩倍,目前,兩者差距進一步拉大。由此,「刀片電池」被外界期待成為比亞迪趕超競爭對手的重要利器。
根據比亞迪官方資料及相關專利顯示,所謂刀片電池,事實上是一種比亞迪開發的長度大於0.6m的大電芯,通過陣列的方式排布在一起,就像「刀片」一樣插入到電池包裡面的一種電池設計工藝,因此取名為「刀片電池」。王傳福曾透露,新一代「刀片電池」通過將電芯進行扁平化設計,不僅能夠使單位體積能量密度比傳統鐵鋰電池將提升50%,還能夠使整車電池壽命可打8年120萬公里以上,並計劃在未來兩年內規劃單體能量密度提升至180Wh/kg,系統能量密度提升至160Wh/kg,由此下降單位生產成本30%。
「刀片電池」正備受爭議。從目前的能量密度數據來看,刀片電池數值相較於寧德時代等企業主推的「NCM811」電池組與CTP(電芯直接集成到電池包)技術的結合有一定的差異。這是否意味著在業內一度盛傳的「刀片電池」就不如競品?
中關村新型電池技術創新聯盟秘書長於清教向第一汽車頻道記者表示,這需要從兩家公司的不同技術方式來考量,目前大多數主流電池廠採用的是「三元鋰電池」,而比亞迪的「刀片電池」則屬於磷酸鐵鋰電池,兩者材料完全不同,其所具有的特徵也不同。
於清教稱,從總體來看,磷酸鋰電池在電動車推廣初期使用頻率較高,其具有成本較低、壽命較長等特點,且由於磷酸鋰電池的失控溫度較高,因此材料層面安全性能較高,目前主要用於使用環境較為復雜的商用車上;而三元鋰電池在能量密度方面占據優勢,此外近年來日韓動力電池企業紛紛爭奪中國市場,也導致國內動力電池企業的壓力增大,因此兩種不同技術路線間,為了彌補自身的劣勢的努力也在持續。
根據中國化學與物理電源行業協會的數據顯示,目前國內三元鋰電池電芯報價約在0.9元/Wh左右,磷酸鐵鋰電池則在0.7元/Wh左右,而根據動力電池市場調研機構SNEResearch的數據顯示,LG化學及SKI的每千瓦時方型電池成本相較於中國本土企業的成本所需低10%左右。為此,寧德時代在2019法蘭克福車展上推出CTP(電芯直接集成到電池包)技術,省去了模組組裝環節,目標將能量密度將提升10%~15%,預計成本降低約30%。
汽車行業分析師張強認為,在目前補貼明顯下滑的市場背景下來看,成本自然成為各大車企必須要考慮的話題,可通過降低電池生產成本以及通過提高能量密度及續航里程來增值其產品兩種途徑。根據比亞迪及寧德時代兩家企業給出的目標,都給出了降低30%的成本的目標,而比亞迪的刀片電池的價值在於將搭載磷酸鐵鋰電池的汽車續航里程提升至與三元鋰電池可以競爭的水平,而這主要依賴於通過刀片扁平化的電池組設計,使電池包內塞進更多刀片電池來實現。
對於上述能量密度的爭議,比亞迪銷售公司總經理趙長江在其社交網站發文稱,刀片電池採用的GCTP(電芯到電池包)技術,提高了繼承效率,技術省去了多個軟硬體的流程,因此可以使節省的成本更為樂觀,這也可能導致漢EV的性價比進一步提高。
不過,張強也認為,對於刀片電池來講,除了應當解決能量密度的考驗以外,在產品設計層面及安全層面,都沒有成熟的案例作為參考。另外,目前的磷酸鋰鐵電池的使用溫度范圍較低,例如低溫限值只有零下20度,這也就意味著在北方地區的冬天,這輛車的適用范圍嚴格受到限值,這對於一輛在中國這樣復雜環境運行的汽車來講,是一個缺陷。
此外,廣汽新能源技術中心副部長劉太剛表示,目前無論是寧德時代還是比亞迪,在面對大眾MEB平台所支撐的LG軟包590模組等外資動力電池企業的壓力較大,尤其是LG化學為代表的590軟包模組技術工藝難度較高,以廣汽新能源推出的AionLX為例,其搭載的590模組可以使最高系統能量密度達180Wh/kg,模組的高度集成使單位成本有所下降,目前國內動力電池企業還無法完全實現。
劉太剛認為,無論是刀片電池的集成模式,還是寧德時代的CTP,都是模組高度集成的兩種不同技術方式,目前來看,兩種技術路線都需要有一段路要走。
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。
❷ 無鈷電池破滅特斯拉每年采購6000噸鈷的背後
近日,據外媒CNBC援引業內人士消息,特斯拉計劃向全球最大的金屬礦商Glencore采購鈷原料。按照雙方的長期合作協議,Glencore將向特斯拉每年供應6000噸的鈷。更有消息稱,這些鈷將計劃用於上海工廠與柏林工廠。
今年2月,路透社報道稱,特斯拉將在國產車型中應用無鈷電池,隨後,特斯拉在短視頻平台「故弄玄虛」地回復網友『無鈷,不代表一定是磷酸鐵鋰』,吊足眾人胃口。一石激起千層浪,當時鈷相關產業的股價大片跌停。
從市場角度來說,特斯拉一隻手要去鈷,另一隻手又要買鈷,這正是馬斯克的高明之處,一來一回將談判的主動權掌握在自己手中。特斯拉要自己產電池估計是沒跑了,但是不是「無鈷」的呢?我們只能希望特斯拉9月的電池日不要再跳票了。
(圖/文/攝:皆電唐科)
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❸ 得完諾貝爾獎沒閑著 98歲老爺子靠「玻璃心」引汽車進入鈉電時代
汽勢Auto-First丨劉冀然
引領汽車動力電池行業進入嶄新時代的,不是石墨烯,而可能是擁有「玻璃心」的新型鈉基電池。
據外媒報道,2019年諾貝爾化學獎得主之一——98歲的John Goodenough(後文稱為「足夠好」)領導的團隊,已在今年3月公開透露鈉基玻璃電池研製成型的消息,並於近期提交了這項以玻璃為關鍵組件的新型電池專利申請。論文顯示,新型鈉基玻璃電池將具有大續航、高安全、低成本、長壽命、耐溫差、快充電等近乎完美的屬性。
鈉電時代
「足夠好」老先生因引領動力電池行業進入鋰電時代而獲得2019年的諾貝爾獎,鋰電技術的發展與普及也確實創造了不少商業奇跡,比如在1991年助力索尼率先實現鋰電池的商業化量產,成功取代傳統鎳鎘蓄電池,再比如鋰電徹底成就了電動汽車行業的飛速發展。(具體可參考此前汽勢文章《汽勢焦點丨為什麼說汽車促成了三位老爺子榮獲諾貝爾獎》)
然而,當新能源汽車行業仍在三元鋰和磷酸鐵鋰雙重技術路徑間博弈之時,「鋰電之父」卻正在醞釀著一場革命——「推翻」鋰電池,引領動力電池進入全新的鈉電時代。
實際上,論文中所描繪的那些近乎完美的屬性,均由電極材料鈉帶來。
大續航,鈉基電池的儲能可達當前鋰電池的3倍,考慮到當前鋰電汽車的續航水平已經攀升至500-800公里,鈉電汽車的續航過千易如反掌。
高安全,相比鋰電池,新型鈉基電池既不產生揮發也不易燃,一直困擾鋰離子電池的鋰枝晶生長造成短路的問題也得到徹底解決,而在某些層面,不短路就意味著不易自燃。
低成本,考慮到全球鋰礦資源分布不均且資源有限,而鈉則可通過海水氯鹼電解提取,潛在資源量巨大,且氯鹼工業發達,鈉的成本自然遠遠低於鋰。根據風險投資咨詢公司Dosima Research的電池專家David Snydacke的預測:「鈉的價格確實比鋰更便宜,在不使用鋰的情況下,成本可以降低5%到10%。」而這樣的預估仍是在其他硬碳材料昂貴的前提下提出的,玻璃載體的出現將再次大幅降低電芯的造價。
長壽命,研發小組德克薩斯大學奧斯汀分校研究員Maria Helena Braga表示,早期測試中,新型電池的充放電周期高達「數千次」,遠超過現有鋰電池平均2000個充放電循環的水準,按照目前的行業發展情況推測,車載鈉基電池的有效壽命將極有可能超過10年。
耐溫差,根據專利申請材料顯示,新型鈉基電池可以承受的溫度范圍更廣,在零下20℃到60℃之間,而這樣的溫差區間或許也意味著,冬季開電動車去東北不再是「腦殘」的行為。
快充電,新專利以摻雜鈉或鋰等鹼金屬的玻璃作為電解質,雖然工作原理與鋰電池類似,但鈉基電池可接受的充能強度指標遠高於鋰電池,論文中的驗證測試結果表示,適配於新能源汽車的動力電池組可將充能時長從「以小時計算」壓縮至「以分鍾計算」。此前其他研究小組也曾驗證,用時兩分鍾即可為高容量的鈉基電池組充電50%。
續航1000公里不是夢,與電車自燃告別,車價更便宜,10年不用換電池,充電速度堪比加油——解決掉了純電動汽車的所有煩惱,鈉電時代的臨近確實令人充滿期待。
用「玻璃心」解決難題
鈉電既然這么完美,為何如今叱吒風雲的卻是鋰電池呢?
猶如愛迪生在1879年至1906年的27年間試用了6000多種纖維材料後,方才找到了能導電發光且經久耐用的鎢絲作為燈絲材質,鈉基電池則一直在為合適的負極和電解質載體而發愁——由於鈉離子體積遠遠大於鋰離子,傳統電池負極材料均無法在其原子間的縫隙中存儲鈉離子,所以鈉基電池一直「懷才不遇」,僅存留於「科幻」范疇。
正是由於鈉基電池存在眾多優點,科學家們開發鈉基電池的試驗一直沒有中斷過——斯坦福大學研究員Michael Toney一直在嘗試使用硬碳(石墨)負極解決問題,普渡大學的研究人員則製造了鈉粉版本的電池組,伯明翰大學冶金與材料系的安德魯·莫里斯博士則在反復驗證使用磷作為鈉電陽極載體的可能性。
如今,「足夠好」老爺子先人一步,通過「玻璃心」解決了鈉基電池電解質載體的世紀難題,它的全稱為「含有水溶劑化玻璃/非晶態固體電解質的可充電電池」。而相比於石墨的昂貴、鈉粉製造的難度,以及磷元素的低燃點熔點,制備成本極低且不易燃燒的玻璃,顯然是更為可靠的電解質載體選擇。
動力電池行業劇變前夜
更重要的是,鈉基玻璃電池的商業化應用速度也許比想像中更快。
「足夠好」老先生已經明確表示:「我不需要錢,不想做生意,只想單純地解決問題。」所以,鈉基玻璃電池的專利申請成功後,極有可能成為公開的技術,跳過討價還價、市場壟斷等阻礙,只待經過進一步技術驗證便可進入商業化實踐階段。屆時,擁有「玻璃心」的鈉基電池電動車極有可能與鋰電汽車平起平坐,甚至在數年內取代鋰電汽車成為市場主流。如若進展順利,鈉電技術留給鋰電企業轉舵的時間已經不多了。
實際上,為解決電動汽車的續航、安全等問題,近年來鋰電技術研發也正處於飛速發展的狀態。
在三元鋰技術路徑中,NCM811電池仍在找尋能量密度與安全性的平衡點,堅持NCA的特斯拉則嘗試將電芯的膠輥設計升級為「無凸片電極電芯」以提升安全性,並申請造價更低且壽命高達百萬英里的低鈷電極電芯設計專利。而在磷酸鐵鋰技術路徑中,以比亞迪「刀片電池」為代表,通過電芯形狀變化、電池組結構優化等方式提升電池組的綜合能量密度,並強調磷酸鐵鋰電池天然的高安全屬性,試圖為磷酸鐵鋰電池正名,力爭裝機量反超三元鋰。
誠然,鋰電汽車從早前的百餘公里續航發展至如今的700、800公里時代只用了短短數年,困擾消費者的續航焦慮正在成為歷史,新能源汽車行業發展之快確實令人咋舌,但借用長安汽車董事長張寶林那句「時代淘汰你,與你無關」,也許我們正處在動力電池行業劇變的前夜,只是大戰之前靜悄悄罷了。
鈉電時代臨近,鋰電池產業鏈也許馬上要經歷一些前所未有的競爭壓力與波折危機——對動力電池行業而言,那也許是一場「腥風血雨」,但對全球新能源汽車行業與消費者而言,這樣的時代更迭只恨出現得太少、到來得太慢。
(圖片來自網路)
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❹ NCM811低電壓為啥設置3V
試驗標准要求如此。
由圖中可以看出,在較高截止電壓條件下,活物質克容量、電池容量都高,但是電池容量和材料的克容量衰減地也更快。反而是較低的截止電壓(4.2V以下)下,電池容量衰減緩慢,循環壽命更長。
❺ 曹德旺又真相了
文|Dedee
本周
第十二屆中國汽車藍皮書論壇
無比熱鬧
曹德旺說自己坐不起賓利
買紅旗是報一汽的恩
他還說自己沒有電動車
特斯拉在歐洲遭遇滑鐵盧
因為供貨太少了
歐洲人都去買雷諾ZOE了
兩輛FF91將被拍賣
其中一輛還連著測試設備
藏著賈躍亭許多的造車小秘密
小鵬G3在廣州起火爆炸
原因和電池有關
但不知道是哪家的電
售價不到3萬的五菱宏光MINIEV
正式上市20天
訂單已超過5萬輛
蔚來依舊咬牙堅持
車主們依舊享有
終身免費換電權
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❻ BMWi4概念車:風頭蓋過老大哥,寶馬新能源的明日之子
一場15分鍾的線上發布會,巴伐利亞人為我們帶來了一款技驚四座的電動車——BMWi4概念車。此時,距離概念車發布已經過去半個多月,「舊車」重提是因為任誰也沒想到,它居然比寶馬的首款純電動車BMWiX3還要引人注目。
按照此前寶馬的車型規劃,除了已有的X1PHEV、530Le之外,還將在今年增加330e、X2PHEV、X3PHEV等插電混動車型。而且為了鼓勵消費者多用電,少用油,更好的發揮PHEV車型的優勢,寶馬做了三手准備,一是增加PHEV車型的電池容量,增加純電續航里程,例如國內的X1PHEV就將電池容量增加至24kWh,純電續航里程達到了110km,成為目前國內純電續航里程最高的插電混動車型。
第二手准備是DriveZones數字服務。用戶可以在駛入某一設定區域時,車輛自動切換為純電動模式。目前,德國的58個城市,奧地利、瑞士、荷蘭、比利時、法國等國家的一些區域,都被設定為能夠自動激活DriveZones的區域。
第三手准備是「BMWPoints「,這項計劃旨在鼓勵用戶為PHEV車型充電,然後記錄車主的純電行駛里程,這些分數可以折換成為免費的充電。
寶馬希望通過以上這些措施,鼓勵消費者更多的使用純電行駛,減少碳排放。同時,這些舉措還能促進新能源汽車銷量的增長,幫助寶馬中和歐盟越發嚴格的碳排放法規。
■邦點評
借著BMWi4概念車的熱度,幫助大家簡單的梳理了寶馬今年的工作重心、現有的技術儲備以及未來的期望。我們感慨大眾壯士斷腕般的決心,同時也敬重寶馬對老用戶的不離不棄。那麼問題來了,假設未來寶馬的靈魂車型BMW3系也推出純電動版車型,你會用真金白銀去支持嗎?
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❼ 圖解寶馬iX3的電池模組設計和製造
圖11iX3的模組層面沒有做過多的特殊防護
小結:寶馬在中國是全面切換到NCM811體系的企業,不管是新X1、530Le的新款還是這個iX3的電池系統,當然電芯的容量范圍還在51-120Ah,電芯的厚度做了嚴格的限制,胖電芯和瘦電芯在針刺的過程中效果可能不太一樣,不過到底行不行也要看上了量之後的表現。
圖|網路及相關截圖
作者簡介:朱玉龍,資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師,著有《汽車電子硬體設計》。
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❽ 特斯拉「無鈷」之爭
其實,這些年特斯拉對於鈷的使用量,一直都在消減,2009年,特斯拉在Roadster上,用的是鈷酸鋰。2012年,特斯拉在ModelS上,鈷的使用量是11千克/輛車。2018年,特斯拉在Model3上,鈷的使用量為4.5千克/輛車。
不過,倫敦基準礦物情報(BenchmarkMineralIntelligence)的西蒙?摩爾斯(SimonMoores)等行業分析師表示,「此舉不太可能在中國以外的地區復制,此舉更多是出於降低中國生產成本的願望,而非逐步淘汰鈷。」
最後談一下鋰離子電池、鎳氫電池和鉛酸電池之間的區別。
鋰離子電池:被認為是現代電動汽車的標准電池,與其他成熟的電池技術相比,鋰離子電池有很多優點。
其獨特的物理和電化學性能,具有廣泛的民用和國防應用的前景,其突出的特點是:重量輕、儲能大、無污染、無記憶效應、使用壽命長。
在同體積重量情況下,鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍,目前只開發利用了其理論電量的20%~30%,
鋰離子電池在保持能量方面也很出色,其自放電率(每月5%)比鎳氫電池低一個數量級。
不過,鋰離子電池也有一些缺點,鋰離子電池是一種非常昂貴的電池技術,還有一個主要的安全問題是關於電池的過度充電和過熱。鋰離子可能會發生熱失控,引發車輛起火或爆炸,曾有幾起使用鋰離子電池的特斯拉ModelS因充電不穩定或電池損壞而起火的案例。
鉛酸電池:最初用於早期的電動汽車,如通用汽車的EV1,它也是成熟的電動汽車蓄電池,可靠性好、原材料易得、價格便宜,功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。
兩大缺點是,第一能量低,所佔的質量和體積太大,且一次充電行駛里程較短;另一個是使用壽命短,使用成本過高。
鎳氫蓄電池:鎳氫電池被認為是最好的,有高達兩倍的比能量(68Wh/kg)相比,使得使用鎳氫電池的電動汽車更輕,從而降低了驅動坡面行駛的能源成本,與鉛酸電池相比,鎳氫電池也具有更高的能量密度,這將使電池系統被限制在更小的空間內。
國外生產電動汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie、豐田和松下的一個合資公司。Ovonie現有80A·h和130A·h兩種單元電池,其比能量達75-80W·h/kg,循環使用壽命超過600次。
不過,鎳氫電池充電效率低於其他電池,當電池處於高溫環境時,自放電(在正常室溫條件下每天高達12.5%)也會出現嚴重問題。這使得鎳氫電池在更熱的環境中不太理想。此外,關於大規格鎳氫電池存在法律爭議,影響了鎳氫電池在純電動汽車上的使用。
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❾ 特斯拉的磷酸鐵鋰「緋聞」:車企、資本、產業助推下的無厘頭狂歡
▲汽車動力電
而在2017年,寧德時代磷酸鐵鋰電池的裝機量占自身出貨量比例還在50%左右,比亞迪此前更是從磷酸鐵鋰起家。
就連一直「Allin」磷酸鐵鋰的國軒高科,其董事長李縝也在媒體采訪中透露,未來規劃的20GWh動力電池產能中,將會有4GWh三元鋰電池產能。
這一現象說明磷酸鐵鋰電池產業的頭部玩家均在向三元鋰電池轉型。
可以認為,比亞迪推出的「刀片電池」只是在發揮磷酸鐵鋰電池的余溫,而寧德時代的CTP電池包技術更是同樣可用於NCM811三元鋰電池。
磷酸鐵鋰產品正在從這些頭部玩家的產品矩陣中逐漸邊緣化。
3、真相六:磷酸鐵鋰剩餘30%的市場主要靠政策兜底
2019年,磷酸鐵鋰電池裝機量約為19.98GWh,市場佔比32.03%。此前我們討論過,磷酸鐵鋰電池已經從動力電池市場逐漸邊緣化,那麼這超過30%的市場佔比從哪兒來?
從商用車與專用車中來。
2016年1月24日,工信部時任裝備工業司司長張相木在中國電動汽車百人會「動力電池發展與突破」主題峰會中表示,出於對動力電池安全為你的考慮,目前暫停三元鋰電動客車列入《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》。
這一規定延續至今,並且在該政策的推動下,諸多新能源專用車、商用車開始採用磷酸鐵鋰電池。
背後主要有成本與安全兩大因素,在成本方面,磷酸鐵鋰電池的成本更低,每kWh價格對比三元鋰電池要低100-300元左右。對於不追求能量密度的商用車與專用車,選擇成本更低的磷酸鐵鋰電池不是為一種好的選擇。
在安全性方面,三元鋰電池在高於65℃的情況下已經進入了自發熱狀態,而磷酸鐵鋰的自發熱溫度普遍需要達到200℃。由於目前新能源商用車和專用車的電池熱管理系統無法保證電池時刻處於合適的工作溫度,因此選擇熱失控溫度更高的磷酸鐵鋰電池更為妥當。
此外,商用車多為自重很大的車型,磷酸鐵鋰電池增加的重量對其自重比例增加不大,不會過度影響車輛的續航性能。
4、真相七:新能源商用車、專用車還在使用磷酸鐵鋰電
2019年8月,車東西針對工信部發布的323批新車目錄中的新能源商用車、專用車做過一期盤點內容《你沒見過的15種電動車神器!個個有神功》。
文章中統計的15類車型(如上表)包括了貨車、客車、清潔用車與其他場景用車四大類15小類,在15類車型中,僅有檢修車使用的是NCM三元鋰電池,其餘車型使用的均是磷酸鐵鋰電池,涉及整車廠包括金龍、申龍、比亞迪、宇通、中通、江淮等。
綜合來看,磷酸鐵鋰電池基本已經成為了乘用車市場的「邊緣角色」,磷酸鐵鋰電池產業的頭部玩家紛紛轉型三元鋰電池。
但這並不意味著磷酸鐵鋰就此退出歷史舞台,在商用車領域,磷酸鐵鋰仍然擁有不小的市場。據了解,2019年新能源客車動力電池裝機量為14.73GWh,佔比23.62%;新能源專用車動力電池裝機量為5.41GWh,佔比8.67%,其中絕大多數裝配的是磷酸鐵鋰電池。
與此同時,電動自行車、48V混動系統、儲能設備也在成為磷酸鐵鋰電池新的市場。
五、三元鋰與磷酸鐵鋰技術PK磷酸鐵鋰僅剩成本優勢
近來支持磷酸鐵鋰電池回歸熱潮的聲音中,有不少認為比亞迪的「刀片電池」,寧德時代的「CTP」電池技術已經使磷酸鐵鋰能夠與三元鋰電池在技術參數上正面抗衡。
這一部分將會主要從技術、成本和發展趨勢三個角度,解答磷酸鐵鋰技術力的三個真相。
1、真相八:磷酸鐵鋰PK三元鋰,技術上被全面超越
答案是不能,在過去3年的競爭中,磷酸鐵鋰電池輸給三元鋰電池最主要的原因就是在技術參數上被全面「完爆」。
以磷酸鐵鋰和三元鋰電池最新的技術參數進行對比:
在能量密度方面,國軒高科近日宣布其磷酸鐵鋰電池單體能量密度接近200Wh/kg,系統能量密度為150Wh/kg,比亞迪刀片電池單體能量密度超過180Wh/kg,系統能量密度為140Wh/kg。
而特斯拉目前採用的NCA811三元鋰電池單體能量密度超過300Wh/kg,電池組能量密度也超過180Wh/kg。
在循環次數方面,磷酸鐵鋰電池循環次數通常為2000次-2500次;特斯拉的電池研究小組去年發表的論文中顯示,其基於NCM正極材料研究出的新型電池在5000次的循環測試後仍然保持了85%以上的電池容量。
在發展空間方面,三元鋰電池目前已探明的單體能量密度上限為500Wh/kg,而磷酸鐵鋰業界最高能量密度為200Wh/kg,上升空間非常有限。
在自發熱(達到這一溫度後,電池材料會自發升溫)與熱失控溫度(達到這一溫度後,電池溫度會急劇上升並發生燃燒現象)方面,三元鋰電池的自發熱溫度一般為65℃,磷酸鐵鋰電池的自發熱溫度為最高可達到500℃;三元鋰電池的熱失控溫度一般低於200℃,磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度高達800℃。
但在熱失控方面,隨著電池熱管理系統的發展,電池包的溫度通常會被控制在20℃到40℃的合理工作區間,出現熱失控的概率非常小。
此外高工研究所還指出,從電芯的角度來多看,正極材料的升溫通常不會是電池發生燃燒的主要現象。
當溫度上升至130℃時,即使是磷酸鐵鋰電池,其負極的SEI(負極鈍化層)會出現分解,高活性鋰碳負極會暴露於電解液中中發生劇烈反應導致電池處於高危狀態。此時,無論磷酸鐵鋰正極穩定性多強,電池都會進入熱失控狀態。
從能量密度、循環次數、發展空間等方面來看,三元鋰電池的性能顯然是要優於磷酸鐵鋰電池的。磷酸鐵鋰電池在熱失控溫度上的優勢也並不明顯,得益於越發成熟的電池管理系統,三元鋰電池整體的熱穩定性正在提升。因此,從性能的角度來看,不存在磷酸鐵鋰能夠與三元鋰電池正面PK的情況。
2、真相九:磷酸鐵鋰的成本優勢很難轉化成市場優勢
以2019年12月的電池市場價格為准,目前三元鋰電池系統不含稅價格為0.95元/Wh-1.05元/Wh,磷酸鐵鋰電池系統不含稅價格為0.85元/Wh-0.95元/Wh。
從價格層面來看,磷酸鐵鋰每度電的價格大約會比三元鋰電池便宜100-300元。
但對於乘用車市場而言,車輛的續航性能被擺上檯面作為競爭的資本,動力電池的能量密度也就成了下游整車廠關注的核心指標之一。
除了擁有刀片電池的比亞迪,很少有車企會在主力車型上使用能量密度更低的磷酸鐵鋰電池。大部分乘用車企即使使用,也只會在自家的低端車型上使用,如北汽集團宣布會在紳寶車型上使用磷酸鐵鋰電池。
從當下的市場格局與消費者的接受程度來看,磷酸鐵鋰的成本優勢轉化為市場優勢的可能性並不大。
3、真相十:乘用車使用三元鋰已成未來趨勢,磷酸鐵鋰邊緣化
這一問題可以從技術與市場兩個角度回答。
在技術方面,三元鋰電池將會繼續走高能量密度路線,同時利用無鈷電池技術、四元材料技術來提升電池的穩定性,結合電池管理系統,未來可實現可靠性與高能量密度共存的特性。
而磷酸鐵鋰電池能量密度上限較低,因此廠商在從材料方面探索電芯更高能量密度的同時,也會從電池包結構、電芯形狀等方面下手,尋找改進空間,以提升電池系統的能量密度。
在市場方面,三元鋰電池將會更廣泛地應用在乘用車,尤其是綜合續航500公里以上的乘用車,將會全面使用三元鋰電池。
而磷酸鐵鋰電池有可能會應用於綜合續航500公里以下的乘用車、商用車以及各類專用車,這部分車型普遍對續航要求較低,而對成本把控較為嚴格。
同時,有分析報告指出,磷酸鐵鋰電池在電動自行車、48V微混、儲能設備等市場中,也有著不錯的市場潛力。
因此,磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池最終可能實現長期並存,二者應用場景不同,但三元鋰電池將在乘用車領域繼續占據主流地位。
結語:磷酸鐵鋰的狂歡只是一場鬧劇
特斯拉與寧德時代在無鈷電池上的曖昧態度,使得磷酸鐵鋰電池在國內市場掀起一場狂歡,從資本市場、產業媒體到電池業界,對這件事都保持著「十二分」的關注。
這場狂歡背後的四大推手分別是特斯拉、產業媒體、相關資本方以及寧德時代,前三方造概念、追熱度、砸資本讓這場狂歡興起,寧德時代在其中的曖昧態度又對該事件有推波助瀾的作用。
但從結果來看,特斯拉與寧德時代合作的無鈷電池大概率不是磷酸鐵鋰電池,而是以鎳錳酸鋰為正極的無鈷電池。無論是從特斯拉自身的研究成果,還是從近些年的產業趨勢來看,鎳錳酸鋰電池已經非常接近量產。
所謂磷酸鐵鋰的反撲,終究只是一場鬧劇。
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。
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