鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:645次 | 2021年05月26日
鋰電池之戰(zhàn):成本與性能
2020年是極不平凡的一年,在混亂之中,盡管全球GDp下降,但電動(dòng)汽車(EV)和電池領(lǐng)域仍有大量活動(dòng)。
有報(bào)道稱,特斯拉(Tesla)將在于我國(guó)制造的Model3中使用磷酸鐵鋰(LFp)技術(shù)(來(lái)自我國(guó)電池生產(chǎn)商CATL)。盡管特斯拉尚未確認(rèn),但從純粹的成本角度來(lái)看,在鎳錳鈷(NMC)上使用LFp是有意義的。在我國(guó),CATL的LFp陰極活性材料(CAM)的價(jià)格(每千瓦時(shí))比NMC811價(jià)格便宜43%??紤]到陰極是迄今為止電池中最昂貴的組件,這種活性材料成本的差異或?qū)﹄妱?dòng)汽車的電池最終成本出現(xiàn)重要影響。
LFp和NMC的成本與能量密度
盡管成本存在上升空間,但LFp的顯著缺點(diǎn)是能量密度,其僅為MNC811的65%~70%(取決于包裝)。這意味著,若需實(shí)現(xiàn)相同的行駛里程,EV電池的物理尺寸將增大三分之一,這關(guān)于空間有限的車輛來(lái)說(shuō)是一個(gè)問(wèn)題。使用LFp供電的Model3,使用與當(dāng)前版本相同的電池空間,應(yīng)具有NCA范圍的66%左右。
當(dāng)然,假如特斯拉使用LFp,其動(dòng)機(jī)是降低成本,因此電動(dòng)汽車對(duì)更多人來(lái)說(shuō)可以負(fù)擔(dān)得起。此外,我國(guó)新電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼僅適用于價(jià)格在30萬(wàn)元以下的汽車。為了符合條件,Model3的價(jià)格必須下降2019年價(jià)格的20%~25%。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在我國(guó),政府補(bǔ)貼還要求電池組(而非電池)級(jí)別的最低能量密度為140Wh/kg。在傳統(tǒng)的電池組設(shè)計(jì)中,使用LFp不能達(dá)到140Wh/kg的水平,因此必須重新設(shè)計(jì)以優(yōu)化空間和重量。
電池到包裝技術(shù)
CATL和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手比亞迪都宣布了新的LFp包裝設(shè)計(jì),其效率大大提高,均已超過(guò)140Wh/kg。新設(shè)計(jì)被稱為電池到包裝(CTp)技術(shù)。盡管存在設(shè)計(jì)差異,但這兩家公司本質(zhì)上都使用非常大的棱柱形電池,這可以實(shí)現(xiàn)更加有效的電池包裝和冷卻系統(tǒng)、更少的連接和更簡(jiǎn)單的電池管理系統(tǒng)。與目前在我國(guó)以外的所有Tesla汽車中使用的panasonicNCA圓柱形電池相比,新的CTp設(shè)計(jì)將連接和電路的數(shù)量減少了200倍,從而使電池便宜得多。LFp和CTp的使用應(yīng)轉(zhuǎn)化為一種可以勾選我國(guó)市場(chǎng)所有條條框框的工具。
國(guó)外也在尋求使用大型棱柱形電池的包裝設(shè)計(jì)。通用汽車和LGChem的關(guān)系導(dǎo)致Ultium電池生產(chǎn),該電池計(jì)劃于今年秋天投放市場(chǎng),到2022年所有使用該平臺(tái)的通用電氣電動(dòng)汽車都將使用。相反,他們將使用含89%鎳的新型LGChemNMCA化學(xué)物質(zhì),所得電池組的能量密度應(yīng)大于200Wh/kg。當(dāng)然,這比LFp貴,使用NMCA和Ultium技術(shù),通用汽車希望使用鋰離子電池實(shí)現(xiàn)最大的續(xù)航里程,并且考慮到包裝的高能量密度(性能),具有成本效益。
大眾汽車也開始使用他們所謂的模塊化電驅(qū)動(dòng)矩陣(MEB),類似于CTp和Ultium,實(shí)現(xiàn)大型棱柱形電池的高利用率和低成本架構(gòu)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
LFp在電動(dòng)汽車中的使用率重要由于其低成本而新增,但問(wèn)題是在什么程度上?
首選技術(shù)
顯然,LFp技術(shù)將在我國(guó)乃至其他以成本為驅(qū)動(dòng)因素的亞洲國(guó)家普及。另外,預(yù)計(jì)在成本最為重要且將使用LFp的這些地區(qū),小型兩輪和三輪車的數(shù)量將強(qiáng)勁上升。此外,LFp正在通過(guò)大眾運(yùn)輸卡車進(jìn)入巴西。
同時(shí),對(duì)大型高性能汽車的需求將保持強(qiáng)勁上升。CAT、SKInnovations、LGChem等將為亞洲、歐洲和北美的電動(dòng)汽車供應(yīng)高鎳電池。NMCA、NMC811和其他高鎳化學(xué)品將是性能的選擇,并且隨著鈷含量的降低,它們還將成為含鎳鋰離子成本最低的產(chǎn)品。
外表
對(duì)未來(lái)的期望是兩種重要技術(shù)——低成本LFp和高性能(高鎳)NMC。BNEF、Roskill和其他分析師對(duì)此兩種技術(shù)的市場(chǎng)份額沒(méi)有完全達(dá)成共識(shí)。到2030年,LFp電池在電動(dòng)汽車中的預(yù)測(cè)百分比范圍為15%到40%。
目前,尚不清楚成本與性能的關(guān)系將在哪里結(jié)束,以及如何將其轉(zhuǎn)化為EV電池技術(shù)。但是,在可預(yù)見的將來(lái),在我國(guó)生產(chǎn)的新型電動(dòng)汽車中,只有四分之一是LFp,而NMC/NCA的這一比例為76%。