本文目录一览:
- 1、磷酸铁锂和三元锂电池谁更有潜力?未来动力电池的主流是什么?
- 2、“弹匣”一出,谁与争锋?广汽埃安攻破三元锂电池的关键痛点
- 3、三元锂VS磷酸铁锂 电池技术进步能否化解电动车里程焦虑?
- 4、三元锂电池不安全为什么还用?三元锂电池爆炸的几率是多少
磷酸铁锂和三元锂电池谁更有潜力?未来动力电池的主流是什么?
磷酸铁锂电池和三元锂电池的纠缠从来没有停止过,那么未来动力电池的主流是无钴的磷酸铁锂电池还是有钴的三元锂电池?本期的电动湃《有问必答》栏目,湃客和大家聊聊自己的看法。
特斯拉可以说是一次又一次得引领了纯电动车的发展方向,从2013年大规模使用三元锂电池作为动力来源、到Model3上率先使用21700电池、再到如今国产特斯拉计划采用的无钴电池,不禁让人们怀疑:未来动力电池的主流会是什么?湃客认为,未来的很长一段时间内,无钴的磷酸铁锂电池和三元锂电池应该会处在一个不断竞争、不断完善、此消彼长的状态。
过去由于磷酸铁锂电池的能量密度受限,再加上新能源补贴金额直接与电池能量密度挂钩,所以乘用车厂商纷纷弃用磷酸铁锂电池,只有商用车还在大规模使用磷酸铁锂电池。比如2019年国内的三元锂电池装机量为40.5GWh,占锂离子电池装机总量的65.2%,磷酸铁锂电池的市场份额逐渐萎缩。
但是过去的数年,我们已经看到多起因三元锂电池不稳定而导致的新能源车自燃事故,安全性越来越受到厂家的关注。现如今通过宁德时代的CTP技术和比亚迪的“刀片电池”技术,已经能够有效解决磷酸铁锂电池的能量密度问题,同时从2018和2019年的新能源补贴标准中,我们也可以明显感受出官方对于高能量密度的谨慎。同时随着新能源补贴逐渐退出,厂商在选择动力电池的类型时会考虑得更加周全,磷酸铁锂电池重新“得宠”也不是不可能。
既然磷酸铁锂电池能够在技术上取得突破,三元锂电池也不一定会一直保持“原地踏步”。其实在能量密度方面,三元锂电池相比磷酸铁锂电池还是拥有更大的潜力,只要能解决好成本和安全性问题,三元锂电池还是会成为许多厂家的首选。特别是如今主流的400-500km纯电续航还是无法满足多数消费者的使用需求,纯电续航600km以上的车型在短期内还是离不开高能量密度的三元锂电池。
当然湃客也希望磷酸铁锂电池和三元锂电池这两个“冤家”能够不断较劲儿,共同突破、共同发展。只有这样,消费者才能买到产品力更加出色的动力电池。不过说不定哪天,特斯拉的“超级电容”或是某家的固态电池能够异军突起,到时磷酸铁锂电池和三元锂电池可能都将退出历史舞台。
你认为未来动力电池的主流会是什么?磷酸铁锂电池、三元锂电池、固态电池、超级电容、还是其它类型的电池?
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
“弹匣”一出,谁与争锋?广汽埃安攻破三元锂电池的关键痛点
从比亚迪的“刀片电池”,到广汽埃安的“弹匣电池”,近年来,中国新能源军团在动力电池技术方面的突破,总能让人惊喜不断!
3月10日,广汽埃安正式对外发布了品牌旗下自有知识产权的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(以下简称“弹匣电池”),并宣称在行业内首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,彻底攻克了全行业公认的技术难题,将三元锂电池的安全性能推上了一个全新高度。
广汽埃安发布的弹匣电池系统的内部结构示意
广汽埃安给这套新技术起了个十分形象的名字——弹匣电池,可以让你很轻易地联想到弹匣里的每一颗子弹,虽然被激发之后的杀伤力十足,但在那之前又可以确保每一颗子弹“安全稳定”。
事实上,最近两年新能源 汽车 行业已经基本搞定了“里程焦虑”(北方寒冷冬季的续驶里程缩短问题还有待攻坚),然而从大规模商推到现在,几乎从没有停过的新能源车自燃事故,成了行业内外最让人挠头的核心痛点。
要解决电池的安全问题,就必须从动力电池的技术根源出发。目前,全球范围内投入大规模商用的电池技术无非“两大流派”:一是主要由比亚迪掌握的磷酸铁锂电池技术及其去年推出的升级版——“刀片电池”;二是全行业广泛使用的三元锂电池技术。
磷酸铁锂电池有着行业公认的长寿命、低成本,以及更好的安全性,但它能量密度不高,因此多在中低续航里程的车型中应用;三元锂电池能量密度高、整车电耗低,单位能量的前提下质量也更轻,在中高续航车型中应用广泛,但其安全性始终没有得到有效解决,起火甚至爆炸的事故频发。
弹匣电池由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发,包含80多项专利
在过去我们所看到的新能源车自燃案例中,电池自燃多数是由于电芯出现内短路,导致局部温度升高、电芯内部反应过热并最终导致热失控蔓延到整个电池包所致。鉴于此,弹匣电池把每个电池包里的N个电芯都单独做成了“子弹”,彼此之间既密切相连,又相互独立。
从官方给出的资料看,这套弹匣电池系统可以理解是专门提升动力电池安全性的技术,“防止电芯内短路,短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓延”的软硬兼施的一整套安全技术解决方案。其包含了四项核心技术:
一、超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,有效提升热稳定性,防止热失控;应用新型电解液添加剂,实现SEI膜的自修复,改善电芯寿命,降低电芯短路风险;高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120 以上时,在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升了30%。
二、超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时,电池包上壳体能耐温1400 以上,从而有效保护电池整包。
三、极速降温的速冷系统。通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计,弹匣电池实现了散热面积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。
四、全时管控的第五代电池管理系统。通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,以24小时全覆盖的全时巡逻模式,对电池状态进行监测。发现异常时,立即启动电池速冷系统为电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用,重新定义了三元锂电池主动安全的标准。
广汽埃安表示,除了有效解决三元锂电池的安全隐患外,搭载“弹匣电池”的电池包相对于目前在用的同类普通电池包,不仅体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本也下降了10%。这样的突破,无论对于广汽埃安还是全行业来说,都具有高度的意义!
“弹匣电池”将很快应用在广汽埃安现有和即将推出的新车上
去年,比亚迪以“刀片电池”解决了动力电池的安全隐患,并大幅提升磷酸铁锂电池的能量密度。今年,广汽埃安以“弹匣电池”彻底扭转了三元锂电池的安全痛点,且降低了电池成本。虽然这两种技术路线孰优孰劣尚没有最终定论,但随着企业的不断努力,全行业正在良性竞争的轨道上加速迈进,这对于新能源 汽车 的发展而言,是莫大的幸事。
三元锂VS磷酸铁锂 电池技术进步能否化解电动车里程焦虑?
3月30日,外媒报道称,特斯拉计划在夏威夷某岛部署世界上最大规模的电池系统,这套电池系统由244个Megapack电池组成,每个Megapack电池一次可以存储3MWh的电量,投产之后,这个电池系统可以存储超过1GWh的电能,满足整个夏威夷州的用电。
而在3月29日,比亚迪发布了被称为“超级磷酸铁锂电池”的刀片电池,号称将磷酸铁锂电池能量密度拉到三元锂电池水平,原本占据上风的三元锂电池阵营危机四起。
时间推到一个月前,特斯拉在抖音说的“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”,让动力电池局势更加扑朔迷离。
为何车企越来越重视电池市场主动权?动力电池的两大主力,三元锂和磷酸铁锂,谁能担起化解电动车里程焦虑的重责?
三元锂 VS 磷酸铁锂
目前,三元锂电池和磷酸铁锂电池是市场上针锋相对的两个阵营。
其实在新能源汽车萌芽期,车企们试图找到突破口的是铅酸电池和镍氢电池,不过这两种电池因为能量密度难以达到需求,现在已经沦为电动自行车和电动摩托的动力电池。
1997年的日本,锂电池研发取得突破,第一辆使用圆柱锂离子电池的日产Prairie Joy EV问世,续航达200公里。不久后,新能源汽车鼻祖大胆采用了松下的镍钴铝酸锂18650电池,将其搭载在Model S量产,三元锂电池正式成为电动车主流。
三元锂电池拥有较高的能量密度,可是安全性多次受到质疑,特斯拉多次自燃便是因为其搭载的三元锂电池存在不稳定性,可以说,最早特斯拉为了里程和动力,牺牲了一部分安全。
磷酸铁锂电池则是一名更加稳重的选手,不过,早先磷酸铁锂的能量密度无法和三元锂电池抗衡,因此更多地在商用车上被使用。
CTP技术的诞生为磷酸铁锂电池争取到新机会,例如,比亚迪发布的刀片电池便是CTP技术的一种。普通的磷酸铁锂电池是cell-module-pack,而CTP全称是“Cell To Pack”,也被成为无模组技术。
很久以来,磷酸铁锂电池装车前需要将将电芯提前进行集成,这个步骤提高了电芯的安全性,也方便售后拆解修复,同时,模组的存在带来了动力电池体积、重量以及成本的上升。CTP技术便是省去了模组步骤,以在单位体积能量密度和成本上,解放磷酸铁锂电池潜力。
另一边,三元锂电池也有自己的突破空间。三元锂电池的三大正极材料是镍、钴、锂,其中,钴的价格大概是锂的6倍,这三者的比例经过522、622、811三次改变,目前,价格昂贵的钴已经越降越低,等待安全性和成本进一步提升后,三元锂电池在能量密度上依旧可以让磷酸铁锂电池望而却步。
动力电池与续航
三电技术(电池、电机、电控)是新能源车的核心技术,而对于电池来说,体现在车辆上最直接的表现就是续航里程。
车辆搭载电池的能量密度和车辆自身的轻量化处理,是影响车辆续航里程的两大关键因素,例如,进口特斯拉Model 3整车重量为1874kg,电池容量75kwh,最大续航里程590km;比亚迪送EV500整车质量2070,电池容量62kwh,最大续航里程500km。
然而,在实际驾驶中,因为路况、气候、驾驶习惯等原因,车辆的实际续航里程往往和标注的最大续航里程产生差距。
2020年2月底,一台NEDC综合续航里程706km的小鹏P7工程测试车,与一台NEDC综合续航里程664km的特斯拉Model 3车型进行了一次70%城市路况+30%高速路况的“光电续航测试”,最终,P7以实际续航里程567.1km的成绩,战胜Model 3的实际续航里程508.8公里。
随着电池技术的进步,越来越多的车型NEDC综合续航里程突破600km。比亚迪将在6月发布的新车比亚迪汉EVNEDC续驶里程达到 605 km、广汽新能源Aion LX 按照NEDC综合工况续航有650km、特斯拉国产Model 3长续航后驱版NEDC综合工况续航668km。
目前,小鹏P7仍是中国迄今为止续航里程最长的智能汽车。据悉,P7使用了小鹏汽车自主研发的全新一代高性能高安全动力电池,该电池使用的是宁德时代电芯,能量密度达到170Wh/kg。
据接近小鹏汽车供应链人士透露,依照小鹏P7高达706km的NEDC综合续航里程,其使用的应该是宁德时代最新的高能811电芯,此前,第一款搭载宁德时代811电池的是宝马X1插混,搭载811芯片后,宝马X1纯电续航里程增加了83%。
除了高能量密度的电池,小鹏P7在行车模式下,利用电机的余热给电池加热,提升整车能量利用率,提升电池的放电量,同样条件下增加续航里程。在一定条件下,利用前端散热器和冷却风扇对电池进行散热,无需使用压缩机。
车身轻量化上,小鹏P7采用了前双叉臂、后五连杆悬架,通过悬架材质和工艺的优化,将簧下质量进一步减轻。P7的前悬架上下控制臂、转向节、减振器节叉等均采用铝合金材质,相比传统铸铁材质大幅减重;后悬架摆臂采用冲压件,强度及重量均优于同级常见的焊接零件。
综合来看,动力电池是影响电动车续航的主要因素,但并非动力电池数量堆积越多,续航里程就越高,通俗易懂地说,因为动力电池本身有重量,且需要一定的空间摆放,当车上电池到达一定数量之后,继续假装电池带来的里程增长非常有限且不经济。此外,车身轻量化技术、热管理等细节处理,也影响了一辆车的续航表现。
随着新能源汽车的普及,动力电池从能量密度、成本、产量上都有了新的需求,而两大阵营之间,磷酸铁锂电池正加快CTP技术研发,三元锂电池正最大化降低钴的含量并优化安全性,未来谁能占据高地,将是一场车企、电池厂商、电池原料产地等多方博弈。对于续航里程,在电池技术之外,车企正不断寻求自身的技术突破,且随着充电桩网络密集搭建,电动车里程焦虑将逐渐消散。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
三元锂电池不安全为什么还用?三元锂电池爆炸的几率是多少
; 三元锂电池具有能量密度较高,循环寿命长,并且低温性能优异的特点。但是虽然如此就因为其高温的稳定性较差所以经常被人诟病不安全,但是虽然如此还是有不少车企继续使用三元锂电池。
因为虽然三元锂电池的特性也许有着不低危险系数,但是部分的车企也对此进行了优化来增加它的安全性能,就如宁德时代就对其生产的三元锂电池加上了安全包犹如披上一身盔甲一般。所以只要针对性的对三元锂电池进行优化改进,其优点就可以掩盖过它的缺点了。
三元锂电池爆炸的几率高吗
根据不完全的统计,其实三元锂电池发生爆炸的几率在众多其他类型的动力电池当中还算是比较高的。但是针对着它高温不稳定性的特点许多车企也在尽力的去突破该项技术瓶颈,因为对比于其他类型的动力电池,三元锂电池的续航里程、输出功率和充电效率都它们要高出不少。
但是虽然三元锂电池的爆炸几率会比较高但是并不代表着其他电池不会爆炸。因为目前电动汽车使用的大多数都是化学电池,只要化学层面发生了变化不仅仅只会产生燃烧,爆炸也可能随之而来。所以当我们的电动汽车出现了故障白烟等等第一时间就不要想着灭火了,应该为了自身的安全尽快的远离车辆。