鉅大LARGE | 點擊量：334次 | 2023年10月18日
方形鋰電池和圓柱形鋰電池成本分析
十二月十七日，華北地區(qū)全面啟動了霧霾紅色預警，北京、河北和天津等地紛紛開啟單雙號限行的模式，三地的政策有一共同特點就是所有限行措施只針對傳統(tǒng)的燃油汽車，新能源汽車不受限制，可以在任何時段上路行駛。國家為了推動新能源汽車的發(fā)展，不但為新能源汽車供應了國家和地方兩級財政補貼，還免除新能源汽車的購置稅，并且在北京、上海、天津等實行汽車號牌限制措施的地區(qū)，還實行新能源汽車不限牌等措施，國家為支持新能源汽車的發(fā)展可謂是不遺余力，但是新能源汽車行業(yè)終歸還是要進行市場化運作的，短時間的政策刺激并不能保證新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，只有這個產(chǎn)業(yè)經(jīng)過引導后，進入良性循環(huán)之中，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)在新能源汽車面對的問題，除了人們對新能源汽車不信任之外，其實最大的問題還是價格的因素，以比亞迪的秦插電式混合動力汽車為例，除去國家補貼，免去購置稅和購買號牌的費用后，落地價格仍然達到16－17萬之間，而純電動汽車的價格更是高達20萬以上。在這個價位上人們完全可以選擇安全配置更高，舒適性更好的燃油車輛，因此一旦國家補貼退出，新能源汽車的價格進一步上漲，新能源汽車的發(fā)展如何，仍然是一片迷茫。
有關新能源汽車，對成本影響最大的就是鋰電池儲能系統(tǒng)，目前汽車上采用較多的為圓柱形的電池，圓柱形電池的成本重要受尺寸和電極厚度，以及材料的選擇和生產(chǎn)規(guī)模等因素的影響，但是目前通過提升圓柱形電池的尺寸和新增電極厚度的方式來降低成本已經(jīng)收效甚微，而方形電池在降低成本方面則還有很大的潛力可以挖掘。
為了對鋰電池的生產(chǎn)成本進行深入的分析，人們開發(fā)出了眾多的模型，其中最為著名的為美國阿貢國家試驗開發(fā)的BatPaC模型，該模型采用了多種的電池組結(jié)構(gòu)和電池的化學成分，能夠計算電池組每kWh的成本，生產(chǎn)規(guī)?？梢詮幕A到10萬組電池組／年進行設定，利用該模型人們發(fā)現(xiàn)降低SEI膜的成膜周期和替代昂貴的溶劑，提高鋰電池電極的厚度，提升鋰電池的容量都可以降低單位能量的成本。
美國卡內(nèi)基梅隆大學的RebeccaE．Ciez和他的同事J．F．Whitacre利用基于BatPaC的成本模型分析了圓柱形電池和方形電池的成本情況，發(fā)現(xiàn)在目前的技術水平下，圓柱形進一步降低成本的空間很小，而方形電池則有很大的潛力去降低鋰電池的成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
模型中RebeccaE．Ciez以18650電池作為基線，允許其在高度和直徑方面新增10％，以便提高電池的容量。模型的建立重要分為兩個過程，電池物理模型的建立重要包含電池的容量、尺寸、正負極的長度和活性物質(zhì)的質(zhì)量等參數(shù)，其次是建立成本的分析模型，RebeccaE．Ciez根據(jù)基于過程的成本分析模型（PBCM）建立了方形和圓柱形電池的成本模型。
影響鋰電池成本的重要包含材料、設備、輔助設備、維護、人力、能源、建筑等因素，利用上述模型分析可以發(fā)現(xiàn)同樣采用70微米電極和2GWh產(chǎn)量時，LMO材料的電池的單只成本是最低的，但是要考察每KWh的成本時，LMO材料反而要比NCA和NCM材料成本更高，LMO的成本約為440＄／KWh，而NCA和NCM的成本則為276＄／KWh和243＄／KWh左右。而電極的厚度和電池的尺寸對電池的成本影響最為明顯，提高電池的厚度可以顯著的降低電池的成本，增大電池的尺寸，也能明顯的降低電池的成本。
比較材料和過程在電池成本中所占的成本發(fā)現(xiàn)，材料成本是最高的，約占整個電池成本的40％左右，其次是設備成本和人力成本。在材料成本中，有將近一半的費用是電池的結(jié)構(gòu)成本，例如外殼、端子和密封件等，值得注意的是碳酸鋰的價格對鋰電池的成本影響微乎其微，即使碳酸鋰的價格從7．5＄／kg提高到25＄／kg，鋰電池的成本上漲幅度也不超過10％。利用上述成本模型對方形電池進行成本發(fā)現(xiàn)，在相同的容量下方形電池的成本要低于圓柱形電池，這重要得益于方形電池結(jié)構(gòu)成本的降低。
上述成本模型分析可以得知，鋰電池的材料對其成本具有重要的影響，雖然提高產(chǎn)量有助于降低生產(chǎn)成本，但是當年產(chǎn)量超過1GWh時，提升產(chǎn)量帶來的成本降低就會非常輕微。電池結(jié)構(gòu)成本也會對鋰電池成本出現(xiàn)顯著的影響，采用方形電池，由于設計的靈活性，可以大幅度的降低生產(chǎn)成本。
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