鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:774次 | 2021年08月13日
新能源汽車“心臟”動(dòng)力鋰離子電池:交互融合,技術(shù)驅(qū)動(dòng)
作為電動(dòng)汽車的核心部件之一,電池在新能源汽車中扮演著至關(guān)緊要的用途。最早鉛酸電池作為汽車的電瓶為車輛供應(yīng)基本的電能保障,之后隨著混動(dòng)車型的出現(xiàn)鎳氫電池進(jìn)入了人們的視線,再后來電動(dòng)汽車來勢洶洶磷酸鐵鋰離子電池也被廣泛使用,直到特斯拉將鋰電全面鋪開并幾乎達(dá)到“壟斷”后,才基本穩(wěn)定了電動(dòng)汽車在電池使用方面的“大方向”。
從如今的新能源汽車電池使用情況上也能看出,大部分都是以鋰電為主,少數(shù)配置鎳氫和磷酸鐵鋰離子電池,但是就在這鋰電快要變成“標(biāo)配”的時(shí)候,特斯拉卻又將矛頭轉(zhuǎn)向了磷酸鐵鋰離子電池,再次與其他品牌分道揚(yáng)鑣,別人是從磷酸鐵鋰變?yōu)槿?,而特斯拉則是玩遍了三元鋰又回到磷酸鐵鋰。這次他的不尋常是又走在了市場的前面還是一時(shí)興起?其實(shí)可以從電池上來分解一下。
動(dòng)力鋰離子電池,三元獨(dú)大
從2019年和2020年第一季度動(dòng)力鋰離子電池裝機(jī)量數(shù)據(jù)比較可以看出,今年由于受疫情影響,動(dòng)力鋰離子電池裝機(jī)量與去年相比均有下降。2020年Q1磷酸鐵鋰離子電池裝機(jī)電量約1.23GWh,同比下降55%,去年同期裝機(jī)電量約2.75GWh,同比上升89%。三元鋰離子電池裝機(jī)電量約4.20GWh,同比下降52%,去年同期裝機(jī)電量約8.71GWh,同比上升207%,而錳酸鋰和鈦酸鋰基本可以忽略不計(jì)。
從數(shù)據(jù)來看,三元鋰動(dòng)力鋰離子電池目前所占市場份額最高。其中鎳鈷錳系(NCM)電池比重較大,而鎳鈷鋁系(NCA)雖然具有更高的理論容量但因?yàn)槠漭^高的價(jià)格則只占到很小的一部分。三元材料之所以使用廣泛,是因?yàn)橄啾扔诹姿徼F鋰離子電池,它具有更高的電池能量密度、更好的充放電倍率性能和低溫性能。但同時(shí),它又在安全性、循環(huán)壽命上不如磷酸鐵鋰離子電池。
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%
在新能源汽車發(fā)展的快速上升期,顯然續(xù)航里程是大家一眼看上去能最直觀判斷出“好壞”的因素,續(xù)航里程也成了新能源汽車準(zhǔn)入門檻的敲門磚,也正因?yàn)槿绱舜蠹叶枷胫劝牙m(xù)航里程提上去。而提高續(xù)航里程最簡單的方法就是三元鋰離子電池的使用,這也是三元鋰離子電池在今朝動(dòng)力鋰離子電池市場如此火爆的原由之一。
交互融合,技術(shù)驅(qū)動(dòng)
有關(guān)新能源汽車來說,續(xù)航里程可以說是首要的考慮因素之一,而筆直關(guān)系到續(xù)航里程的就是電池容量,在這個(gè)維度上來說,三元鋰毫無疑問是最佳的選擇。但是,近年來頻發(fā)的電動(dòng)汽車自燃事件也將新能源汽車安全性這個(gè)話題拉到了新高度,從安全性這個(gè)角度出發(fā),磷酸鐵鋰離子電池?zé)o論在擠壓、短路、過充、針刺探測中都分明優(yōu)于三元鋰離子電池。另外,從成本來看,由于近幾年來三元鋰離子電池的大規(guī)模使用,致使鈷元素原材料的價(jià)格上升,整體成本分明高于磷酸鐵鋰離子電池。
但是,有關(guān)汽車來說,任何時(shí)候“安全”的優(yōu)先級永遠(yuǎn)是最高的。較低的能量密度可以通過摻雜金屬離子或減少顆粒尺寸來提升,較差的低溫性能可以通過優(yōu)化的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的來處理,相較于三元鋰離子電池在安全性方面的優(yōu)化,前者顯然更容易滿足。
也是基于安全性的考慮,前不久比亞迪剛公布了刀片電池,能量密度達(dá)到了140Wh/kg。刀片電池是由數(shù)片刀片狀的長條矩形電芯重疊成的磷酸鐵鋰離子電池包,相比于傳統(tǒng)圓柱形電池包,它的體積利用率提高了50%以上,這樣就一定程度上彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰離子電池能量密度低的缺點(diǎn),同時(shí)又利用了磷酸鐵鋰的穩(wěn)定性使電池安全性更高,在針刺探測中,刀片電池被鋼針刺穿后,電池?zé)o明火、無煙,表面溫度沒有分明的變化。
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:勘探測繪、無人設(shè)備
另外,從最近的工信部目錄上也可以看到,國產(chǎn)特斯拉Model3也搭載上了由寧德時(shí)代加工的磷酸鐵鋰離子電池,能量密度為125Wh/kg,綜合續(xù)航里程達(dá)到468KM。這是特斯拉首次使用磷酸鐵鋰離子電池,相比于三元鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版本雖然電池能量密度有所降低,但是續(xù)航里程卻高出了23KM。
這么看來,比亞迪刀片電池的推出和特斯拉磷酸鐵鋰離子電池的使用有望帶動(dòng)磷酸鐵鋰離子電池市場景氣回升。
目前市場上的新能源汽車緊要采用三元鋰離子電池來供應(yīng)動(dòng)力,動(dòng)力鋰離子電池的成本占到整車成本的三分之一以上,是決定汽車性能的核心因素。從技術(shù)角度來說,降低成本,開發(fā)高鎳低鈷、安全性高的鋰離子電池有關(guān)三元鋰來說是持續(xù)擴(kuò)展市場的基石,而通過犧牲一些續(xù)航來換取安全性的磷酸鐵鋰來說,專注于材料本身的升級,才是打破壁壘的關(guān)鍵。