鉅大LARGE | 點擊量:2913次 | 2021年04月22日
哪個國家造鋰電池比較好?
目前,動力鋰電池的分類基本都是以正極材料的類型進行劃分,我們常說的磷酸鐵鋰、三元材料和錳酸鋰等,都是鋰電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰資源豐富、安全性能好,目前我國大量的公交車都使用了此種類型的鋰電池,但是由于能量密度較低,在重量、補貼等諸多方面都不占優(yōu)勢,目前在乘用車市場上,除了騰勢外,基本沒有新車使用了。
三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(NCM)或鎳鈷鋁酸鋰(NCA)的鋰電池,由于能量密度表現(xiàn)出色比磷酸鐵鋰提升了20%~50%,絕大多數(shù)電動車都采用了三元鋰電池。
目前國內(nèi)的鋰電池企業(yè)主力研究方向是NCM電池,NCA技術(shù)目前還掌握在日本松下電器手中,雖然國內(nèi)也有研發(fā)NCA電池的企業(yè),但是與松下相比還有較大差距。我們熟知的特斯拉,目前車型使用的都是NCA的18650鋰電池,能量密度高達250Wh/kg,遠超過目前國內(nèi)電動車使用的NCM電池。當(dāng)然國內(nèi)電池廠家也不必太過擔(dān)心松下競爭,一方面松下自己產(chǎn)能都不夠(特斯拉都快“罵娘了”),另一方面,松下自家的NCA電池價格也是遠高于國內(nèi)主流的NCM電池,平民電動車就不要想了。
而根據(jù)鎳鈷錳的摩爾比例,NCM三元材料又有333、523、622、811四種型號,其中,作為主要活性元素的鎳(Ni)含量越高,電池的容量優(yōu)勢越顯著,加之鈷(Co)為戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源,供應(yīng)緊缺,高鎳低鈷也成為三元鋰電池的主流發(fā)展方向。
目前出貨量最大的還是NCM523,裝載電動車的電池能量密度在120-140Wh/kg左右。
NCM622已經(jīng)進入出貨階段,但是受限于穩(wěn)定性和價格,總體銷量不超過10%,而最近瘋炒的NCM811,尚處于研發(fā)階段。根據(jù)電池特性,隨著正極材料中鎳含量的增加,動力電池的循環(huán)性、安全性和倍率性能都會迅速惡化。一方面是顆粒表面的相轉(zhuǎn)變,容易引起電池容量、循環(huán)性能的衰減;另一方面是循環(huán)后顆粒碎裂,引起811電池電化學(xué)性能衰減,導(dǎo)致熱穩(wěn)定性、安全性能下降。
最早在年初提出NCM811的現(xiàn)代也已經(jīng)沒了聲音,即便NCM811電池研制成功,沒有一套靠譜的熱管理系統(tǒng),也沒有哪家企業(yè)敢用在電動車上。不過好消息是,目前國內(nèi)的比克電池研制的高鎳NCM811電池已經(jīng)進入實驗階段,期待未來能一套好的BMS系統(tǒng)能夠管理好它吧。
NCM811固然很好,但是嘿電認為兩年內(nèi)普及還是不太靠譜的事情,一旦倉促安裝發(fā)生安全事故,想一想當(dāng)年的三星NOTE7,沒有哪個主機廠希望自己的電動車全線停售吧。
除了材料之外,不同鋰電池的封裝形式也對能量密度有很大影響。目前動力鋰電池依據(jù)封裝形式差異可分為三類形態(tài):圓柱、方形和軟包,其中圓柱和方形也統(tǒng)稱為硬殼電池。三種動力鋰電池的內(nèi)部構(gòu)成要素區(qū)別不大,核心差異在于圓柱和方形電池主要采用金屬材料作為外殼,而軟包鋰電池采用鋁塑膜作為封裝外殼。
如果說去年是方形硬殼電池收獲的一年,那么2018年絕對是軟包電池走紅的一年。說起軟包電池,其實早就出現(xiàn)在了我們生活之中,目前所有的手機鋰電池,使用的都是軟包封裝。
軟包電池最大的優(yōu)勢就在于“輕”,由于沒有金屬材料外殼,軟包電池的重量具有非常大的優(yōu)勢。目前國內(nèi)能量密度表現(xiàn)最好的寧德時代硬殼電池,已經(jīng)裝車上路的能量密度在140Wh/kg左右,如果換裝了軟包電池,整個系統(tǒng)能量密度突破160Wh/kg不成問題。目前全球的主機廠都對軟包電池青睞有加,同時資本市場也對軟包電池格外重視。
除了我們熟知的寧德時代,國軒高科、力神電池、億緯鋰能等國內(nèi)排名靠前的方形動力電池企業(yè)都在加速研發(fā)甚至已經(jīng)量產(chǎn)了三元軟包電池。不過由于軟包電池整體的成本較高,未來的主力產(chǎn)品還會先占據(jù)中高端電動車的市場。
既然軟包電池這么好,為啥一開始電池廠家不研究呢?說到底,還是安全問題,別說是電動汽車,手機這么小的電流和電壓,控制不好都會像三星NOTE7那樣BOOM了。動力電池一言不合就是上百A的放電電流,控制起來更是難上加難。加之動力電池對生產(chǎn)產(chǎn)品一致性要求很高,如果幾十塊電池中有一塊不靠譜,那就可能是整車電池全部發(fā)生漏液、鼓脹甚至自燃!所以說,軟殼電池雖好,但是沒有資金技術(shù),也是不好搞滴!
自去年年底新能源汽車政策調(diào)整以來,尤其是能量密度掛鉤補貼額度后,電池企業(yè)從材料、輕量化等方面進行多種研發(fā)調(diào)試,一場能量密度比拼戰(zhàn)也因此拉開。目前來看,各大企業(yè)也在死磕高鎳電池和軟包電池,而究竟在政策推動下,誰會成為下一個“寧德時代”呢?