本文目录一览:
- 1、比亚迪将主推磷酸铁锂电池,是什么原因呢?
- 2、三元锂电池的优缺点,三元锂电池为什么不建议充满
- 3、磷酸铁锂这两年:被政策左右,和两个关键人物 | 汽车产经
- 4、各国对新能源汽车补贴加大中国出口该怎么做
- 5、购买新能源汽车,选择三元锂还是磷酸铁锂电池?车企已开始转向
- 6、为什么这么多人选择磷酸铁锂电池?它和三元锂的差距在这里
比亚迪将主推磷酸铁锂电池,是什么原因呢?
众所周知,目前新能源 汽车 所采用的动力电池组大多为三元锂电池组。不过近来,比亚迪 汽车 主推磷酸铁锂电池,这是为什么?
首先,政策影响。正因为比亚迪是早期进入新能源 汽车 领域的国产品牌,而在自身研制动力电池时主打的就是磷酸铁锂电池。不过随着政策补贴的不断变化,磷酸铁锂电池的补贴金额大幅度下滑,纯电动 汽车 逐步向三元锂电池靠近。导致比亚迪的出货量大幅度降低,这也不得不加大推广力度。
其次,自身性能提升。虽然就目前来看,三元锂电池补贴金额要远高于磷酸铁锂电池,但是比亚迪由于在磷酸铁锂电池领域深耕已久,在技术上已经有所提升。再加上磷酸铁锂电池相比三元锂电池具有更高的安全性、稳定性和循环使用寿命,生产销售成本同样较低的原因,让其更具有市场竞争力。
最后,纯电动 汽车 的发展。纯电动 汽车 在早期多数采用“油改电”的模式,并没有专属的平台。而随着纯电动 汽车 行业的不断发展,纯电动专属平台越来越多,底盘的设计也更加合理,而这样对电池能量密度要求也没有那么严格,这样也扩大了磷酸铁锂电池的市场可能性。
三元锂电池的优缺点,三元锂电池为什么不建议充满
; 在上一篇文章中,我们简单介绍了磷酸铁锂电池的发展历史以及优缺点,(可点击新能源车常见的另外一种动力电池——三元锂电池。
三元锂电池发展简史
新能源车发展到现在,国家补贴政策起到了很重要的作用,磷酸铁锂电池的沉寂与三元锂电池的崛起,就是补贴政策导致的,具体怎么回事,我们看一下过去几年补贴政策的变化就知道。
通过上表,我们可以发现新能源车的国家补贴主要看续航,而且从16年至18年,获得补贴的最低续航在不断上升。在上一篇文章中已经有介绍,当时磷酸铁锂蓄电池最大的问题就是续航低,譬如说17款比亚迪宋EV,其搭载的磷酸铁锂电池的NEDC续航是270公里,18年宋EV换成了三元锂电池,NEDC续航达到350公里。
从上表我们可以看到17年至18年的补贴标准发生了很大变化,不仅直接砍掉了250公里以下的补贴,而且即使达到250公里,单车的补贴只有原来150至250公里的水平。
这么剧烈的补贴缩水,磷酸铁锂电池更本没有生存空间,三元锂电池成为纯电新能源车的主流选择。
但是随着三元锂电池的广泛应用,新能源车充电失火发生的频率也越来越高,大家对于新能源车的关注点逐渐从续航里程转移到安全性上。2020年,国家重新修订了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,增加了多项电池包安全试验,使得三元锂电池失火的频率降低了不少。
三元锂电池的优缺点
三元锂电池的优点是单位体积的能量密度要比磷酸铁锂电池高,与磷酸铁锂电池同等能量密度,三元锂电池的体积更小,相同大小的三元锂电池可以提供更高的续航。
此外,三元锂电池的循环充放电性能更加好,正常情况下可以循环充放电2000次以上,再加上三元锂电池的能量密度高,充电的频率相对来说会更低,换言之使用寿命会更长。
还有就是三元锂电池不怕冷,所以在冬天的时候续航没有磷酸铁锂电池掉得那么厉害。
三元锂电池的活性锂与电解液发生反应会释放热量,所以这种电池的缺点是容易发热。不过只要不施加太大的充电电流,再在上电池有散热系统,反应释放的热量并不会带来太大威胁。
只是现在一昧追求缩短充电时间,快充的充电功率越来越大,就会导致电池产生热量的速度远大于散热的速度。高温会导致锂离子析出过快从而形成枝丫状的晶体,这些晶体会刺穿正负极之间的隔膜形成短路,在短时间内产生高温引发自燃。
广汽埃安针对三元锂电池自燃的问题推出了弹匣电池,其原理是用隔热壳体包住电池单体,即使电池单体短路也不会影响到附近的单体。同时还配备了一套高效的热管理系统,让电池的热量能够更好地被带走。
三元锂电池为什么不建议充满
网上有很多人说磷酸铁锂电池要充满,三元锂电池充到90多就行了不要充满,原因是锂电池充满电后电压会升高,从而影响电解液和正负极材料的活性,导致电池容量衰减。同时,三元锂电池也不适宜过放,最好在电量剩下30%的时候就充电。
目前来说,制约三元锂电池的最大因素是生产成本高,包括了原料的成本高以及热管理系统成本,所以就会导致整车的价格偏高。再加上补贴少,成本都压在了消费者身上,目前主要是中高端纯电动车才会用三元锂电池。
磷酸铁锂这两年:被政策左右,和两个关键人物 | 汽车产经
如果不出意外,今年,磷酸铁锂电池的全年装车量将超越三元锂电池,时隔四年之后,再次成为这场技术路线之争的胜利者。
12月10日,中国汽车动力电池产业创新联盟发布的装机量数据显示,1-11月,三元锂电池装车量达到63.3GWh,占比49.3%。而磷酸铁锂电池的装车量则为64.8GWh,占比50.5%。
自2017年三元锂电池装车量全面超越磷酸铁锂电池之后,四年时间,动力电池的技术路线之争已经走过了一个周期。
如今,磷酸铁锂电池再次迎来了顺风局。而在上一个周期,磷酸铁锂电池曾一度被行业认定为是一项“落后”的技术。
从曾经的“落后技术”到再次成为“顶流”,磷酸铁锂这两年,究竟经历了什么?
1,逃不过的政策支配
在磷酸铁锂电池与三元锂电池的技术路线之争中,有一个不得不提的关键时间——2016年。
从2009年我国开启新能源汽车“十城千辆”推广工程起,到2016年,磷酸铁锂电池一直是最主流的解决方案。
彼时,国内的新能源汽车市场以商用车为主,磷酸铁锂电池低成本、高安全的属性恰好契合了商用车市场的需求。
直到2016年底,财政部、科技部、工信部和发改委联合发布了新能源汽车补贴新政:
自2017年开始,新能源汽车按照能量密度进行差异化补贴,能量密度高于120wh/kg的按照1.1倍补贴。
而在当时,能量密度能到达120wh/kg的磷酸铁锂电池寥寥无几,反而是化学性能先天就有优势的三元锂电池轻而易举就能到达这一水平。
于是这条补贴政策在车企眼中,有了更直白的解读方式——250公里续航以上的车型如果装载三元电池可多获得4400元的补贴。
也是在那一年,三元锂电池由于技术的推进和原材料价格的走低,均价已经从2014年的 2.75元/Wh 降到了2.15元/Wh,比磷酸铁锂的2.35元/Wh还要低。
双重推动之下,三元锂电池一朝得势。在磷酸铁锂电池称霸市场8年之后,2017年,三元锂电池在乘用车市场中的占比已经达到了76%。
但三元锂电池并非完美解决方案,它身上的最大不足在于高温下的安全性问题。
以三元811电池为例,它曾是能量密度最高与技术含量最高的三元锂电池,但其热失控的温度却相当低,导致自燃事件频发。
曾经,在特斯拉最初进入中国市场时,由三元锂电池带来的高续航一度受众人追捧。但在2019年,连续发生的自燃事件,也将其搭载的三元811电池推上了风口浪尖。
甚至补贴政策中的唯续航论,也开始引起了整个行业的反思。
也就是在这一年,国家的补贴力度开始大幅退坡。高能量密度、高续航带来的补贴优势不再如往日那般明显。
另一方面,在2018年时,技术的发展以及原材料价格的波动使得两种电池的价格优势再次出现了互换。三元锂电池成为了成本更高的那个。
至此,助力三元锂电池崛起的两大支撑没有了。彼时,就曾有人预测,磷酸铁锂电池可能将重新成为市场主流。只是,当时的磷酸铁锂电池因为能量密度没有突破,仍然被很多人认为是落后技术。
要再次获得市场认可,磷酸铁锂电池需要技术,也需要契机。
2,2020年的转折
终于在2020年,磷酸铁锂电池在发展历程中等来了两个关键人物——王传福和马斯克。
2020年年初,一直坚定选择磷酸铁锂路线的比亚迪发布了“刀片电池”。
通过结构创新,刀片电池将传统磷酸铁锂电池包的体积利用率提升50%以上,系统质量能量密度以及体积能量密度得以大幅提升。
更为关键的是,在那场发布会中,比亚迪将安全性作为了刀片电池最重要的宣传点之一。在经历2019年接连不断的新能源汽车自燃事件之后,安全已经成了消费者最为在意的东西。
于是,磷酸铁锂电池这一曾经人们心目中的落后技术,转身成为了能量密度不差、安全性更强的最强新星。
在今年6月份,当近几年来磷酸铁锂电池单月产量首次超越三元锂电池之后,比亚迪董事长王传福志得意满地说道:“刀片电池以一己之力把磷酸铁锂从边缘化拉了回来”。
在刀片电池发布后,宁德时代和国轩高科的CTP技术和JTM技术也陆续应用在了磷酸铁锂电池上,能量密度同样大幅提升。
如果说,王传福为磷酸铁锂电池的再度崛起补上了技术的一环,那么马斯克这个带货大王,则为磷酸铁锂电池的营销宣传贡献了力量。
2020年年中,特斯拉开始在国产车型上正式使用宁德时代的磷酸铁锂电池。当特斯拉这个新能源汽车风向标企业都开始使用磷酸铁锂电池时,外界对这一技术的态度彻底发生了改变。
在各个场合,马斯克也不遗余力地为磷酸铁锂带货。
今年8月份,马斯克在推特上回答部分车主提问时就曾明确写道,自己更喜欢磷酸铁锂电池,“因为可以充电到 100%,而三元锂电池只建议充到 90%”。
当然,关于特斯拉为什么选择磷酸铁锂电池,也有人认为其主要原因还是为了降低成本,进而快速占领市场。
的确,自特斯拉开始在国产Model 3和Model Y上使用磷酸铁锂电池之后,其售价便大幅度下降,并由此收割了大量订单。
由于使用钴、镍等金属,目前三元锂电池的价格明显高于磷酸铁锂电池。
今年2月,马斯克曾说,出于对镍长期供应可得性的担忧,特斯拉将考虑在更多电动汽车上配套磷酸铁锂电池,“镍原料供应是我们在电池量产过程中最为关注的问题,这也是为什么我们计划将标准续航版的电动汽车搭载铁锂电池。铁(和锂)有很多!”
而王传福也有过类似表述,在他看来,“真正大规模推广的电池,一定不能依赖稀有金属”。
尤其是在中国。目前,国内市场的钴和镍都大量依赖进口,而磷矿则产量丰富。
事实上,磷酸铁锂电池装车量之所以在今年超越三元锂电池,还有一个不容忽视的重要原因——热门车型的带动。
在新能源汽车销量排行榜中排名前列的比亚迪车型、特斯拉车型,以及宏光MINI等,全都搭载了磷酸铁锂电池。
3,写在最后
不过,如今的磷酸铁锂电池也并非没有缺点。低温续航表现差,依旧是其未能解决的难题。
甚至因为这一缺点,在最近的媒体报道中,“磷酸铁锂电池装车量超三元锂 或加剧新能源车冬季续航难题”也再次成为了关注的重点。
至于电池技术的终极解决方案,如今已经有越来越多人将期望放在了兼顾长续航与高安全性的固态电池上。
不久前,在谈到固态电池的未来发展时,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,虽然中国目前在汽车动力电池供应上处于绝对龙头地位,但在固态电池领域,中国要追赶日本至少需要五年时间。
有意思的是,在今年前几个月的全球动力电池厂商排名中,比亚迪刚刚凭借磷酸铁锂电池的热销超越LG与松下。
那么待到下一波技术路线之争时,攻守之势还会再次发生转换吗?
各国对新能源汽车补贴加大中国出口该怎么做
1.连续的政策支持
我国新能源汽车发展如此之快的原因与政策支持有关。购买新能源汽车可以享受一定的政策补贴,这降低了消费者的支出。再加上技术的不断进步,消费者的购买热情也越来越高。然而,持续的补贴不利于整个行业的发展,所以近年来补贴金额有所下降。但即便如此,对新能源汽车的支持依然有增无减。
2.技术研发为根本
在新能源汽车发展初期,有政策补贴,主要是因为生产成本高。因此,各大汽车公司和动力电池制造商应继续加大技术研发,降低生产成本,从而增加市场竞争力。目前国内动力电池的生产成本已经下降,主流三元锂电池的价格区间已经达到0.8-1.2元/Wh。
3.相关产业链不断完善
近年来,新能源汽车产业取得了较高的成就,但相关产业链还不完善,而引进纯电动汽车制造商特斯拉的目的之一就是完善产业链。
购买新能源汽车,选择三元锂还是磷酸铁锂电池?车企已开始转向
三元锂电池指采用镍钴锰酸锂或镍钴铝三元正极材料的锂电池,优点是标称电压较高,单体电池能量密度较高,输出功率较大,低温性能较好,缺点是高温稳定性差(200度左右燃爆),成组利用率低(60%左右),造价较高,污染较高。
磷酸铁锂电池则采用磷酸铁锂作为正极材料,优点是成本较低,不含重金属,对环境污染较小,高温稳定性好,快充或过充时安全性非常高,放电功率高,无记忆效应,循环寿命高,成组利用率高(可高达80%以上),缺点是低温性能差,单体电池能量密度较低,产品一致性略差,工作电压只有3.2V,输出功率较小。
车企逐渐开始倒向磷酸铁锂电池
据锂电网数据显示,三元锂电池装机占比,2016年为24%,2017年为45%,2018年为58%,2019年达到高峰。然而,2020年,三元电池装车量38.9GWh,占比61.1%,同比下降4.1%,首次出现下降拐点;2020年磷酸铁锂电池装车量24.4GWh,占比41.4%,同比增长20.6%,出现上升拐点,预计2021年仍将大幅上升。
为何车企纷纷开始转向磷酸铁锂电池
2017年,新能源 汽车 国家、地方补贴最高可达6.6万元,但却对纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度有要求,对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴,彼时磷酸铁锂电池质量能量密度很难达到120Wh/kg,一辆车会少拿6600元补贴。由于政策驱动,三元锂电池装车占比出现持续暴涨。然而,2020年前后,由于安全因素、成本因素、补贴变化驱动、电池热管理技术进步,三元锂电池装车占比出现下降拐点。
安全驱动
在2017年补贴政策驱动下,车企纷纷倒向三元锂电池阵营,就连过去一直坚持磷酸铁锂电池路线的比亚迪也开始全系车型搭载三元锂电池。然而,由于三元锂电池热稳定性差、燃爆点低,经常在充放电时出现的热失控,导致不少新能源 汽车 由于电池热失控发生燃爆,就连之前从未出现过电池热失控导致电池燃爆的比亚迪也因搭载三元锂电池而未能幸免,不禁让消费者开始重新审视过度追求电池组能量密度带来的安全风险隐患。
成本驱动
磷酸铁锂单体电池密度低,但是价格较低,而且热稳定性强,电池组防护成本低,成组利用率极高,经过不断改进工艺和结构,电池组能量密度同样实现大幅提升,例如比亚迪的刀片电池,电池组质量能量密度甚至高达150Wh/kg。而811三元锂电池虽然单体电池密度高,但是价格也高,而且热稳定更差,需要更多的防护成本来维持安全性,导致成组利用率反而降低,电池组密度实际提升却并不明显,成本却高了一大截。
补贴变化驱动
根据最新补贴政策情况,地补基本已退出,纯电动 汽车 国补也降低至最高2.5万元,而且电池组质量能量密度再大也只能拿到1倍补贴。与此同时,不少经过结构改良的磷酸铁锂电池也能拿到0.8倍补贴,而搭载比亚迪的刀片电池甚至可以拿到0.9倍补贴,和最高补贴只不过相差2500元,已经远远低于装机811三元锂电池以及电池容量提升所带来的成本提升。
电池热管理进步驱动
磷酸铁锂电池低温性能差,三元锂电池也好不到哪里,所有车企都为锂电池的低温性能伤透了脑筋,逐渐摸索出各种电池热管理技术,通过消耗少量电量给电池加热,实现 汽车 行驶时动力电池工作温度提升,大幅改善了电池低温性能差的弱点。时至今日,温度只要不低于零下20度,无论三元锂电池和磷酸铁锂电池,基本都可以实现将锂离子活性降低幅度控制在20%以内。实际上,相比三元锂电池,电池热管理系统对磷酸铁锂电池的活性提升幅度更大,有效解决了磷酸铁锂电池的最大痛点。
写在最后:
作为吃瓜群众,不少消费者以为国内两家头部电池企业中,宁德时代只生产三元锂电池,比亚迪只生产磷酸铁锂电池,其实大错特错。宁德时代同样生产磷酸铁锂电池,而且出货量并不比三元锂电池低。只不过,中国是磷酸铁锂电池生产大国,竞争激烈,宁德时代在磷酸铁锂电池技术上并不具有压倒性优势,只能靠价格血拼夺取市场份额,销售收入和毛利率远不如出售811电池。
去年比亚迪刀片电池针刺实验直指三元锂电池痛点,其实并无针对任何电池企业的意思,但宁德时代反应过激,主动跳出来驳斥,最后闹了个业界笑话,很多人可能不理解,其实主要还是出于商业驱动因素。宁德时代一直主推销售收入和毛利率更高的811电池,自然不希望竞争激烈的磷酸铁锂电池影响到公司商业战略。尤其刀片电池取消模组,实现了体积能量密度提升50%的成绩,质量能量密度虽略低,但是体积能量密度已经不低于三元锂电池,让容量有限的车身底盘能够装入更多刀片电池,从而实现续航等同于三元锂电池车型,可能会对811电池形成巨大冲击。
事实上,不仅比亚迪通过刀片结构改良了磷酸铁锂电池,宁德时代等其他电池企业同样通过结构改良,大幅提升了磷酸铁锂电池的整体能量密度,才让磷酸锂电池有了回归主流的可能。不过,经过结构改良后,磷酸铁锂电池今后的发展空间确实已经不大,这也是宁德时代依然看好三元锂电池的技术驱动因素。但是,三元锂电池能量组密度进一步提升,同样面临巨大的安全风险,目前没有一个电池企业能够彻底解决安全和密度的矛盾命题,只能在中间找一个平衡点。
至于消费者该选购搭载何种电池的车型,建议大家根据自己的喜好和两种电池各自的优缺点,理性选择!
为什么这么多人选择磷酸铁锂电池?它和三元锂的差距在这里
动力电池作为新能源 汽车 的“ 心脏 ”,它能够决定一辆纯电动车的 续航 、 安全性能 等至关重要的属性。在此前政策的引导下,拥有能量密度较高的 三元锂电池 备受市场青睐,但在2020年三元锂电池装机量开始下滑。
据中国 汽车 动力电池产业创新联盟此前发布的数据显示,2020年国内动力电池累计销量达65.9GWh。其中三元锂电池共计装车38.9GWh,占比61.1%,累计下降4.1%;而磷酸铁锂电池装机24.4GWh,占比38.3%,累计增长20.6%,成为销量同比唯一增长的动力电池类型。
在2021年装载磷酸铁锂电池的车型也会越来越多,例如:小鹏 汽车 在3月发布了小鹏G3和P7新增车型,并配备 磷酸铁锂电池 ,欧拉好猫在3月中旬也发布了三款磷酸铁锂版本车型,除此之外,3月初工信部发布的第342批 《道路机动车辆生产企业及产品公告》 新产品公示中也有 22款车型 采用磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂成本低 降低购入门槛
根据彭博社新能源观察12 月公布的调查来看,全球市场三元锂电芯的价格在 102 美元/kWh ,而磷酸铁锂电芯则低至 80美元/kWh ,两者差距22美元。
目前纯电动车型所配备的电池容量大多数都在 70kWh ,我们就以该容量进行计算 (在不计算电芯组成费用情况下) ,使用三元锂电芯成本为 7140美元 (人民币约等于46410元) ,而使用磷酸铁锂电芯则只需要 5600美元 (人民币约等于36400元) ,两者差距在 10000元 左右,而未来电池容量越高,两者的差距就会更大。
这也就是此前特斯拉Model 3标准续航在使用磷酸铁锂电池之后,能从由原来的27.155万降至24.99万元的主要原因。
磷酸铁锂安全系数更高 更耐用
而磷酸铁锂电池在温度 超过600 才会发生分解 ,相比三元锂电池要 更加稳定 。除此之外,在电池的使用寿命上,磷酸铁锂可以充电 3500次 才衰减至强制更换的界限80%,估算下来大概可以使用 10年以上 ,而三元锂充电 2000次 左右就已经衰减至限定值了,这大致只能使用 6年 的时间。
技术成熟 磷酸铁锂电池缺点被缩小
2019年国家对补贴政策门槛进行了提升,动力电池能量密度需要达到105Wh/kg,并且续航里程需要达到250km才能进行补贴,但由于当时技术还不够成熟,使用能量密度较低的磷酸铁锂电池难以获得补贴,众多车企就选择了能量密度更高的三元锂电池。
不过随着中国电池技术日益成熟,不少动力电池企业都研发出如何解决磷酸铁锂低的问题,像宁德时代此前发布的 CTP技术 ,该技术通过改变电池包内部的布局结构,去掉了模组,将电芯直接组成 Pack。从而让电池包的体积利用率上升 15-20% ,能量密度提升 10-15% 。
除此之外,比亚迪研发出 刀片电池 ,该电池通过CTP (Cell to Pack) 设计思路,直接取消了电池包内部的框架,通过横向密集排列的多排电芯, 将内部空间的利用率提升到了60%左右 。结果就是电池包整体的能量密度以及容量的提升。以搭载最新刀片电池的比亚迪汉EV为例,其电池包总能量为76.9kWh,能量密度140Wh/kg。
新的CTP设计思路不仅让刀片电池在性能参数上达到了平均水平,由于减少了电池组装模组的端板、侧板以及用于固定模组的框架、螺栓等紧固件,还降低了部分制造成本,提升制造效率。
虽然磷酸铁锂电池目前装机量提升,但该电池并非完全取代三元锂电池,很多车企都选择用“ 两条腿 ”走路,同一款车型会发布两种不同电池的版本。于是有很多消费者会有疑惑,这两种版本应该如何选择。
在笔者看来,具体如何选择还是需要根据车型而言,我们拿 小鹏P7 和 欧拉好猫 来举例。
首先是小鹏P7,磷酸铁锂版本车型起步售价并非发生变化,不过在续航和配置上进行了调整,其中 续航从586km下降到480km ,在配置上配备XPILOT 2.5系统。如果是想要体验目前自动驾驶等功能并对续航没有非常高的要求,笔者认为 选择磷酸铁锂版本的更合适 ,但如果对于经常使用新能源车驾驶长途的消费者来说, 选择三元锂电池版本更为合适 ,毕竟更长的续航能够一定程度减少里程焦虑的问题。
接着就是欧拉好猫,该车磷酸铁锂版本和三元锂版本 没有任何区别 ,无论是在售价上还是配置上或者是续航上都保持一致。因此对于消费者而言选择就需要考虑自身地区,目前磷酸铁锂车型虽然BMS控温技术作为辅助,可以尽量降低低温对电池带来的问题,但在面对极寒的情况或多或少还是会导致续航有一定降低, 如果是生活在北方 , 笔者建议还是选择三元锂电池会更稳妥一些 。
在技术层面提高之后,磷酸铁锂电池的优势要更加突出,从装机量上就可以看出磷酸铁锂电池正在崛起,但是这并不代表三元锂电池没落。在笔者看来这两种不同得电池就像燃油车时代的自然吸气和涡轮增压一样,各有优劣,形成互补的方式,能够覆盖更广的使用场景,为消费者提供更多选择。
(文/电车资源 大木)
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