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直击三元锂电痛点 超级磷酸铁锂电池能否翻身成为“刀锋战士”
前不久,当特斯拉与宁德签订合作协议之后,又宣布要使用无钴电池,于是很多注意力又来到比亚迪身上,因为很多人的概念里,无钴电池就是指的磷酸铁锂电池,而这项技术正是比亚迪所擅长的。不过就在最近,特斯拉澄清,无钴电池并非只有磷酸铁锂一种,但不管怎么说,这次乌龙使得比亚迪回到了动力电池界的风口浪尖。
当然,比亚迪也的确没闲着。
3月29日,比亚迪在深圳召开了一场线上发布会。
作为靠电池起家的汽车厂商,几乎很少有人会质疑比亚迪在三电技术上的研发能力。所以当比亚迪的“超级磷酸铁锂电池”发布时,即在情理之中、也在意料之中。唯一出乎意料的,是比亚迪竟然没有为其搭配一个更为“耀眼”的名字,而是直接沿用了内部开发时期的称呼——刀片电池。
▲比亚迪在3月29日召开的刀片电池发布会
去年比亚迪董事长王传福在年中业绩交流会上就表示过,这款刀片电池不仅能够满足电动汽车600公里续航,而且放电倍率还大幅提升,寿命长达8年120万公里,成本可以节约30%,在电池体积缩小的情况下,能量密度将能提升近50%。
科技的发展就像有轮回一样,要知道国内新能源车行业的萌芽期使用的大部分电池都是磷酸铁锂电池。但随后,三元锂电池凭借超高的能量密度、低温下更好的续航里程赢得了消费市场的青睐,磷酸铁锂电池逐渐淡出我们的视线。
而此次磷酸铁锂电池回归,不仅带来了新技术,也正巧赶上三元锂电池自乱阵脚,起火、自燃事件层出不穷,似乎现在正是磷酸铁锂电池“拨乱反正”的关键时刻。
▲上海特斯拉自燃事件
那么比亚迪的刀片电池到底有什么过人之处呢?它是否能反转磷酸铁锂电池目前的弱势地位呢?
一、什么是刀片电池?
简单点说,刀片电池就是普通磷酸铁锂电池的“高阶进化版”。
▲刀片电池的外观
我们都知道,动力电池由电池单体(CELL)、电池模组(BatteryModule)、电池包(Pack)三部分组成。这三部分与电池的类型无关,三元锂电池和磷酸铁锂电池均是如此,直到宁德时代推出CTP技术。
这项技术原理比较好理解,就是去掉电池模组这一环节,直接将单体组装为电池包,从而大幅提升电池的能量密度。
从本质上来看,比亚迪的刀片电池和宁德时代CTP方案路径十分相似。CTP又称“CelltoPack”,简单讲就是省去了中间模组环节,将电芯直接集成为电池包。目前具备这项技术的产品只有LG的590电芯、宁德时代CTP方案、比亚迪刀片电池这三家。
▲宁德时代的CTP方案
根据比亚迪的官方定义,这是一种采用全新结构的“超级磷酸铁锂电池”。通过结构创新,在成组时可以跳过模组,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。
关于比亚迪的刀片电池,我们还在国家专利局找到如下的专利申请:
图中的这个电池专利是一种针对电池包设计的专利。在这个电池包中,比亚迪很“聪明”的采用了长单体电池的设计,然后把多个长单体电池集合成电池阵列,从而提高电池包的容量。与此同时,单体电池有其特定尺寸,通过电池本身来提高电池包整体的刚性。
进一步说,比亚迪对电池单体进行改进,可以使得电池包内布置更多电池单体。同时,因为减少了电池包中横梁或纵梁的使用(甚至可以不使用横梁或纵梁),从而提高了电池包的空间利用率,进而提高整个电池包的容量、电压以及续航能力。
二、刀片电池的优势和劣势
通过梳理发布会的内容,我们会发现刀片电池的真正优势有三点:长续航、高安全、低成本。
▲比亚迪董事长王传福在讲解刀片电池的优势
先说长续航,这主要和刀片电池的空间利用率提升有关。
刀片电池的能量密度可以达到180Wh/kg,相比传统的动力电池,能量密度提升大约9%。此外,传统的电池包的空间利用率只有40%,而刀片电池的电池包的空间利用率可以达到60%以上。
空间利用率的提高,带来的直接好处就是大幅提升汽车的续航里程。举个例子:假设刀片电池有40%~60%的提升,那一辆续航400公里的新能源车,在搭载刀片电池之后,能够直接增加近100公里的续航里程。
不过相比续航里程的提升,安全性才是刀片电池真正的“杀手锏”。这也是比亚迪坚信刀片电池能够颠覆业界的最重要原因。
刚才我们提到过,减少了横梁和纵梁的使用,电池组的制作工艺得到简化,单体电池的组装复杂度降低,在一定程度上给电池组减重。
用上这种电池组的电动车,理论上来说可以实现轻量化和续航能力的提升。此外,因为单体电池为硬壳(铝壳或钢壳)且尺寸很长,直接通过单体电池本身便可代替加强结构来保证电池组的结构强度,确保电池组在外力作用下不易发生形变。
除了结构强度,发布会上的宣传视频也起到了“稳定军心”的作用。视频显示,刀片电池在各方面的表现均优于另外两种实验电池(三元锂电池、传统磷酸铁锂电池)——尤其是三元锂电池。
▲比亚迪官方发布的一支对比视频,三元锂电池根本禁不起一丁点穿刺
刀片电池在穿刺后没有明火,也没有浓烟,电池表面的温度仅有30~60℃左右,电池表面的鸡蛋几乎没有任何变化,仍处于可流动的液体状态。
不过坦白说,这个表现看上去虽然十分亮眼,但其实由于磷酸铁锂电池的物理特性,这种电池即便是在早期也从来没有出现过燃烧、爆炸、冒烟等现象。比亚迪宣传片的主要目的,还是为了告诉消费者刀片电池实现比三元锂电池更长的续航里程前提下,可以在保证高安全性。
▲即便是早期的磷酸铁锂电池仍然要比三元锂电池稳定、安全
在长续航和高安全性的保障下,我们习惯性的会以为刀片电池的成本会提高,但其实不然。由于刀片电池省去了电池模组组装这一环节,使得电池包零部件数量减少了40%,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,生产效率提升了50%,所以各项综合下来大幅降低了刀片电池的制造成本。
总的来看,比亚迪的刀片电池并不是一种电芯本身技术上的革新,更多的是针对电池包进行的一种创新和优化。但客观来说,它确实起到了减轻重量,提升电池容量的目的。
但考虑到现在只有三家企业有能力制造这种电池,我们还是应该为国内这家“电池鼻祖”的厂商用力地鼓鼓掌。
三、可能会应用的车型有哪些?
根据消息称,目前“刀片电池”已经在位于重庆璧山的弗迪电池工厂下线,年产能达到20GWH。而且可以确认的是,比亚迪汉EV将会率先搭载“刀片电池”,其它车型暂时还没有量产计划。按照新车的时间线来看,汉EV在今年也将会与我们见面了。
▲比亚迪汉EV将会率先使用刀片电
另外,由于特斯拉已经和宁德时代达成了合作。接下来特斯拉会持续采购宁德时代的无钴电池,据了解该无钴电池其实就是宁德时代最新的磷酸铁锂CTP电池,与比亚迪刀片电池属于“近亲产品”。
由此可见,虽然比亚迪在今年会应用刀片电池的车型不多,但相似的技术别的厂商也已经研发成熟,所以不排除其它厂商也会有搭载“超级磷酸铁锂电池”的新车出现。即使抛开宁德时代,我相信LG化学、三星SDI、松下、SKI等厂商也已经跃跃欲试了。
这些体量巨大的供应商一旦有了技术支撑,将产品推向市场的速度会非常快。比亚迪确实用刀片电池占了先机,但差距只有半步之遥。如果想用技术超过竞争对手,比亚迪应该抓紧这段“空档期”才是最优的解决方案。
▲宁德时代等厂商也已经在“超级磷酸铁锂电池”上开展相应的研发工作了
写在最后
比亚迪的刀片电池真的颠覆业界了吗?客观来说,它确实起到了一定的推动作用,也在最佳的时间,以最佳的方式展现在了消费者面前。但还是那句话,如果某项先进技术轻而易举就能被别人复制,那就不能称之为颠覆。
在各种各样的新能源车自燃起火之后,三元锂电池被时代所终结只是早晚的事,新型电池技术的出现更是显得顺理成章。无论是比亚迪、还是宁德时代、或是LG,它们用长久以来沉淀的技术底蕴搭上了第一班顺风车。
比亚迪卧薪尝胆,终于抢险完成了磷酸铁锂电池的改造和升级,成为有可能引领新能源车进入下一个阶段进化的基础技术,而对于另外一个强有力竞争对手,也是三元锂电的生产大户宁德来说,构成了很大的压力,宁德虽然也在开发相关的技术,但此时明显慢了半拍。
再加之比亚迪自带汽车生产能力,可以将电池技术迅速应用到量产车型上进行推广,反馈和持续的改进,这点作为单纯生产电池的宁德就又落后了半步。
只不过,电池的技术本身也是动态的,机会同样留给了宁德或者其他电池厂家。科技真的有轮回,说不定下次会是哪家厂商带着“改进后的三元锂电池“卷土重来呢?
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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。
三元锂电和铁锂能搭配吗?
能搭配,三元锂电池能量密度更大,磷酸铁锂电池能量密度低但是更安全。
三元锂电池
优点:能量密度更高、充放电性能更强、电池的一致性更好
缺点:成本较高,热稳定性较差。
三元锂电池,就是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,之前一直是动力电池的主流,因为三元锂电池的优点是比较突出的。
在之前动力电池的能量密度普遍较低的情况下,只有选择三元锂电池,因为它的能量密度高,电芯的一致性更好,充放电效率高,因此快充的功率往往更高,放电性能也更强。
但是它的缺点也很明显,不管是镍钴铝酸锂电池,还是镍钴锰酸锂电池,特别是镍钴铝的高温结构不稳定,因此热失控的风险更大。另外成本方面,三元锂电池的成本要明显高于磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池
优点:热稳定性更好,寿命更长,成本更低
缺点:能量密度较低,一致性较差,低温性能较差
磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,因此它规避了镍钴铝的高温结构不稳定带来的热失控危险,从化学元素的结合来看,磷酸铁锂是典型的正交晶系,由于P-O共价键的键能很大,因此高温情况下的稳定性更好,另外,它的电池耐久性也更好,普遍充放电可在3000次以上,也就是说,它比三元锂电池更耐用。
除此之外,磷酸铁锂电池还有一个非常大的优点,那就是成本,磷酸铁锂电池的成本要比三元锂电池低一些,这也是很多车型选择磷酸铁锂电池的重要原因。在补贴退坡的当下,千方百计降低成本是必然的。
但是磷酸铁锂电池的缺点也比较明显,因为磷酸铁锂电池的振实密度与压实密度很低,所以能量密度要低一点,这几年磷酸铁锂电池的能量密度有所提升,但是已经接近瓶颈,所以只能从结构上下手,只能通过去掉模组,改变内部结构的物理方法来提高能量密度。
除此之外,低温情况下的充放电性能更弱,以及电芯一致性较差的问题。特别是电池一致性较差问题,一直被很多人忽视,目前车企主要通过叠片工艺来改善磷酸铁锂电池的一致性问题。
三元锂电池哪家好?
三元锂电池比较好的有:宁德时代CATL、比亚迪IT、Panasonic松下、国轩高科、比克BAK,下面是详细介绍。
1、宁德时代CATL
宁德时代新能源科技股份有限公司(CATL)成立于2011年,公司总部位于福建宁德。公司专注于通过电池技术,为全球绿色能源应用,提供能源存储解决方案。公司建立了动力和储能电池领域完整的研发、制造能力,拥有材料、电芯、电池系统、电池回收的全产业链核心技术。
公司研发生产电动汽车及储能系统的锂离子电池,电动汽车电池模组,电动汽车电池系统,动力总成,大型电网储能系统,智能电网储能系统,分布式家庭储能系统,及电池管理系统(BMS)。
在电动汽车领域,公司已与德国、美国等国际汽车厂商及国内众多汽车厂商建立了深度合作关系,为全球客户研发、生产纯电动汽车、混合动力汽车的动力电池系统。在储能领域,公司承接了部分关键客户的大型储能项目,年项目总量已超过40兆瓦时。
2、比亚迪IT
比亚迪是一家专注于“用技术创新,满足人们对美好生活的向往”的技术企业。比亚迪成立于1995年2月,经过20多年的高速发展,已在全球设立30多个工业园,实现全球六大洲的战略布局。
比亚迪业务布局涵盖电子、汽车、新能源和轨道交通等领域,并在这些领域发挥着举足轻重的作用,从能源的获取、存储,再到应用,多方位构建零排放的新能源整体解决方案。
比亚迪是香港和深圳上市公司,营业额和总市值均超过千亿元。
比亚迪股份有限公司(股票代码:1211.HK),创立于1995年,2002年7月31日在香港主板发行上市,公司总部位于中国广东深圳,是一家拥有IT,汽车及新能源三大产业群的技术民营企业。
3、Panasonic松下
松下集团是全球性电子厂商,从事各种电器产品的生产、销售等事业活动。集团一直致力于产品出口以及对中国工厂的技术合作,并于1987年设立了第一家合资工厂。截至今日,松下集团在中国的事业活动涉及研究开发、制造、销售、服务、物流、宣传等多个方面。
松下电器(中国)有限公司成立于1994年,并于2002年实现了独资,主要负责开展家电、系统、环境、元器件等商品的销售和售后服务活动。
作为中国地区投资性公司,松下电器(中国)有限公司还负责开展人才培养、财务、法务、环境保护、知识产权、品质管理等统括和支援活动。2012年1月,松下电器(中国)有限公司吸收合并了松下电工(中国)有限公司,经营范围进一步扩大。
4、国轩高科
国轩高科股份有限公司(以下简称“国轩高科”)系中国动力电池产业较早进入资本市场的民族企业,于2015年5月成功上市,股票代码002074,拥有新能源汽车动力电池、储能、输配电设备等业务板块,旗下包括合肥国轩高科动力能源有限公司、工研总院、资本中心和东源电器四大板块。
合肥国轩高科动力能源有限公司(以下简称“合肥国轩”)为国轩高科的全资子公司,成立于2006年5月,公司总部座落于合肥市新站高新区,拥有合肥、庐江、南京、苏州、青岛、唐山等多个生产基地。
公司系国内较早从事新能源汽车动力锂离子电池自主研发、生产和销售的企业之一,专业从事新型锂离子电池及其材料的研发、生产和经营,拥有核心技术知识产权。
主要产品为磷酸铁锂材料及电芯、三元电芯、动力电池组、电池管理系统及储能型电池组。产品广泛应用于纯电动商用车、乘用车、物流车和混合动力汽车等新能源汽车领域,并与国内多家主要新能源整车企业建立了长期战略合作关系。
5、比克BAK
比克电池(以下简称“比克”),创于2001年,总部设在广东深圳龙岗区。
现已发展成为集锂离子电池、电动汽车、电池回收三大核心业务为一体的新能源企业。
比克在国内拥有深圳比克动力、郑州比克电池等集锂离子电池及电动汽车研发、生产、销售为一体的上下游产业群。
此外,公司在欧洲、印度均设有分公司,在美国设有办事处,以支持广泛的国内市场和不断扩张的海外市场。
核心业务
锂离子电池为比克的基础业务,作为国内较早进军该领域的企业之一,比克以其优异的产品品质、丰富的产品形式及广泛的营销网络,始终占据着市场地位,是中兴、惠普、联想、三星、宇龙、大众、一汽、宝马、奇瑞等供应商。
比克产品和解决方案已覆盖数码产品、储能产品及新能源汽车及电池回收领域,形成了完善的电能解决方案体系。
三元锂电池使用经验总结如下:
1、三元锂电池出厂前,厂家都会进行激活处理,并进行预充电,因此电池均有余电。
2、当充电时,电流产生回流,电池有一点发热。
3、当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电。
4、充电时间不是越长越好,否则会因发热或过热影响性能。
5、不要将三元锂电池暴露在高温或严寒环境下,像盛夏时,不要把手机放在太阳底下,经受烈日的曝晒;或拿到空调房中,放在冷气直吹的地方。
6、要想发挥三元锂离子电池的*效能,就需要经常用它,让三元锂电池内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电池,请一定记得每月给锂电池完成一个充电周期。
绵阳什么地方能安装房车锂电池
绵阳市涪城区双海锂电池可以安装
绵阳市涪城区双海锂电池经营部,成立于2015-11-10,注册资本为15万人民币,法定代表人为敬海,经营状态为存续,工商注册号为510703600293038,注册地址为绵阳市涪城区跃进路北段96号天浩上河美地2幢1-10号,经营范围包括销售;锂电池。
房车用磷酸铁锂电池凭借优秀的能量密度比和安全稳定性,直接把铅酸电池或胶体电池逼出了历史舞台。基于适温工况、环保性和寿命循环等优势,在和三元锂电PK中胜出,成为房车用锂电池的首选。