本文目录一览:
- 1、小三元锂电池材料比例
- 2、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
- 3、818电池比523电池更安全吗
- 4、「科普」新能源车动力电池安全风险与应对方法
- 5、换电VS充电,谁决定新能源车未来?
- 6、回收一吨三元锂电池可以提取多少钴
小三元锂电池材料比例
采用523(镍比例5%)。
一是降低镍的比例,二是优化单晶结构,提高电芯的热稳定性,三是主动预警、主动隔热和断电,主要是通过监控电池的各项数据,由电池管理系统主动进行处理。
所谓三元锂电,是指正极材料使用镍钴锰酸锂的锂电池,其中,镍钴锰的比例,可以根据实际需要进行调整,相比于磷酸铁锂电池,三元锂电池材料分子活性更高,因此其安全指标,一直是行业内公认的痛点和难点。
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!
818电池比523电池更安全吗
811电池的安全性没有523电池那么高。因为“523电池”正极材料中,镍钴锰或镍钴铝的比例是5:2:3,和“811电池”相比,镍含量更低,钴含量更高,所以虽然能量密度相对较低,但安全性和稳定性更高。三元锂电池能量密度的高低,主要取决于电池正极材料中镍含量的占比高低,镍含量越高,电池能量密度就越高。811电池,就是指电池正极材料中镍的占比达90%,钴和锰(或铝)分别占10%的锂离子电池。在现有技术下,811电池是能量密度最高的锂离子电池,像宁德时代研发的NCM811电池,能量密度达240Wh/kg,电池Pack能量密度达到170Wh/kg,应用于广汽新能源的AionS后,使之续驶里程轻松达到500公里。在电动汽车以续驶里程为主要追求目标的大环境下,811电池已成为各大电池厂商竞相研发的产品。电池正极材料中镍含量带给电池更高能量密度的同时,也降低了电池的安全性和稳定性。与此同时,811电池为了提高镍在正极材料中的占比,相应缩减了钴和锰的使用比例,而钴在正极材料中恰恰起着稳定作用。一方面镍占比提升降低稳定性,一方面起稳定作用的钴占比减少,811电池的安全性能肯定会比其它类型三元锂电池更低,使用寿命也相对更短。
「科普」新能源车动力电池安全风险与应对方法
1、新能源车电安全引人担忧
近年来伴随新能源车市场的火爆, 社会 上已发生多起新能源车起火事故,电池安全渐渐成为了新能源电动 汽车 最重要的议题之一,也是各方关注的焦点。新能源 汽车 国家大数据联盟在2019年08月发布的《新能源 汽车 国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示:2019年5月起3个月之内共发现79起安全事故,涉及96台车,情况很严重。已查明着火原因主要是电池自燃、车辆碰撞、车辆浸水、车辆不合理使用问题,它们导致了锂离子热失控。事故车辆中磷酸铁锂电池占比7%左右、三元锂离电池占比86%左右,剩余车辆电池不明。
图1 电动 汽车 起火相关案例
基于此,针对电动 汽车 的法规升级越加频繁,要求也越来越高。国标GB30381-2020《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》加入了电池热失控预警要求,要求车辆在热失控导致乘员舱发生危险前5min发出提示信息提示人员安全撤离,对热失控的检测以及蔓延抑制提出了紧迫而具体的要求。C-NCAP在2021年也引入了柱碰测试法规,国外机构Tesla、三洋、三星等在2014年前就电池热失控领域开展了大量研究,Tesla已申请60多份相关专利;国内机构如CATL、清华大学近几年均成立专门的技术团队研究电池安全特性;以清华大学为例,其热失控方面部分研究成果已用于宝马、戴姆勒、三星、长安、CATL等合作项目。
图2 电动 汽车 中涉及电池安全的相关标准
由于法规的升级和树立 汽车 品牌形象需要,目前国内越来越多的主机厂生产的新能源电动车也开始考虑了绝缘安全防护,如基本绝缘、外壳防护、漏电监测、手动断开等安全防护措施;除此之外,在新能源 汽车 安全开发过程中,GB 以及NCAP 工况只是基本的考核要求,为实现真正的新能源 汽车 的安全性,减小消费者对新能源车不安全的误区,我们需考虑更多的实际交通道路事故中所出现的碰撞工况,在所有测试工况下避免高压电防护失效导致的高压伤害。
图3 新能源车型电安全开发考核工况
2、动力电池简介
从系统的角度来说,电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。对于我们比较熟悉的化学电池,则是按正负极材料进行分类,有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等车辆比较常用的动力电池。铅酸电池技术成熟、价格便宜,但其污染严重,比能量低,一般应用于大型不间断供电电源以及电动自行车;镍氢电池安全性高、耐过充过放性能好,但其比能量低、低温性能差、自放电率高,一般应用于混合电动 汽车 以及电动工具;锂离子电池相比以上2种电池具有比能量高、循环寿命长、充电功率范围宽、倍率放电性能好、污染小等优良特性,现今被电动 汽车 广泛采用,也是现今国网力推的一种电动 汽车 充电电池类型。
图4 电池分类
市场上常见的锂离子电池基本分为4类,其中磷酸铁锂电池的热稳定性最好,锰酸锂电池次优,三元锂LiNiCoMnO2电池略差,而钴酸锂电池最差。磷酸铁锂电池循环寿命长、毒副作用小、成本低廉、充放电倍率大、高温稳定性好,但一致性不好,能量密度低。锰酸锂电池成本低,毒害性较低,但热稳定性差,循环寿命短,应用较少。三元锂(LiMn2O4)电池能量密度高,但大功率充放电后温度升高,高温时释放氧气,热稳定性较差,寿命较短。钴酸锂电池热稳定性最差,它的正极在高温时容易分解,加速热失控,但能量密度高,续航更出色,特斯拉 汽车 采用了这种电池。
图5 主流锂离子电池性能比较
这些种类的锂离子电池最大的区别就是正极材料的不同, 实际上正极材料是影响锂离子电池性能和成本的关键因素,目前国内新能源 汽车 动力电池应用最多的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。
图6 磷酸铁锂刀片电池
图7 三元锂硬壳电池
图8 一般动力电池包结构形式
3、电池存在的安全风险
各种电池起火的共性原因是电池热失控,隐患总体可以分为三大类,一类是环境高温,引起电池正负极的剧烈反应,反应会向可燃的电解液中释放大量的能量,并析出氧气,导致电池膨胀、过热甚至失火;一类则是外部的物理性破坏,导致电池隔膜贯穿,正负极直接接触使得电池内短路,短时间内释放大量电能(可转换成热能),导致电池热失控;最后一类则是电池过充、过放导致的内部结构损坏,从而引发电池的热失控。
热失控(Thermal runaway)是指由于锂离子液态电池在外部高温、内部短路,电池包进水或者电池在大电流充放电各种外部和内部诱因的作用下,导致电池内部的正、负极自身发热,或者直接短路,触发“热引发”,热量无法扩散,温度逐步上升,电池中负极表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、电解液、正负极等在高温下发生一系列热失控反应(热分解) 。直到某一温度点,温度和内部压力急剧增加,电池的能量在瞬间转换成热能,形成单个电池燃烧或爆炸。引起单个电池热失控的因素很多、很复杂,但电流过大或温度过高导致的热失控占多数,下面重点介绍这种热失控的机理。
以锂离子电池为例,温度达到90 时,负极表面SEI膜开始分解。温度再次升高后,正负极之间的隔膜(PP或PE)遇高温收缩分解,正、负极直接接触,短路引起大量的热量和火花,导致温度进一步升高。热失控时,230 250 的高温导致电解液几乎完全蒸发、分解了。它含有大量易燃、易爆的有机溶剂,逐步受到热失控的影响,最终分解发生燃烧,是热失控的重要原因。电解液在燃烧同时,产生一氧化碳等有毒气体,也是重大的安全隐患。电解液如果泄漏,在外部空气中形成比重较大的蒸汽,容易在较低位置大范围扩散,这种扩散范围极易遇火源引起安全事故。清华大学的研究显示:正极中含镍越多则热稳定性越差,碳素材料的负极在寿命的前期较稳定,但是寿命衰减后变差。这从侧面说明三元锂电池的高镍比例,虽然容量更大,但会导致更大的热失控风险。
图9 热失控随温度的变化过程
4、应对电池可能存在的电池安全风险
应对电池可能存在的电池安全风险,可以从四个层级、七个维度来考虑电池的安全,四个层级指电芯、模组、电池包、整车,七个维度包括可靠连接、高压防护、机械挤压、过充、布置形式、短路和热失控,在每个维度跟层级都有对应的防护措施,全方位有效的保护电池安全。
新能源 汽车 发生冒烟起火的场景一般为车辆静置时充放电和车辆行驶中发生碰撞,下面我们基于锂离子动力电池在机械挤压这个维度来讲解下目前开展的一般研究方法,探究整车碰撞中电池包的受力形态与损伤(失效、起火、爆炸)机理。
本研究从卷芯到单体到模组再到电池包共4个层级,每个层级的研究又分为试验和仿真两个方面,通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应,以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响,全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理;借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型,并以卷芯模型为基础,逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型,以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证,为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。
图10 研究总体框架
1)卷芯层级研究
卷芯是组成单体进而构成模组的基础,也是电池包里面最基本的电化学单元,了解卷芯的力学性能,及其力学失效和电化学失效之间的联系,有助于深入认识电池包在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理。锂离子电池的正极材料通常以铝质集流体为基底,涂布钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4)等锂离子活性物质。负极材料通常以铜质集流体为基底,涂布石墨或硅层。而隔膜则常为由聚乙烯或聚丙烯等材料制成的多孔薄膜。通过对卷芯中的正极复合体、铝箔、隔膜、负极复合体、铜箔等进行拉伸、压缩、穿孔试验,得到相应材料的材料卡片,为卷芯的精细化建模搭好基础。
图11 卷芯组分研究流程图 研究总体框架
2)单体层级研究
电池单体是向下集成卷芯、向上构成模组的结构,每一个单体都是一个可以独立工作的电化学集合体。目前车用锂离子动力电池单体,通常采用卷绕或叠片式卷芯(交替布置的正负电极和电极间的隔膜)和液态电解质,用金属外壳封装成圆柱形(a)或方形硬壳电池(b),或用镀金属塑料膜封装为软包电池(c)单体层级研究。
图12 (a) 圆柱形硬壳电池单体 (b) 方形硬壳电池单体
(c) 软包电池单体
为了全面了解电池单体在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理,研究同样对单体进行了不同加载方向和不同加载速度的挤压试验。
图13 (a)Z向圆柱挤压 (b) Y向圆柱挤压 (c) X向圆柱挤压
(d) Z向球头挤压 (e) Z向锥面挤压
通过实验,可以得到对应的力-位移-电压曲线,结合对样件电镜扫描结果,来研究响应规律和失效机理,和建立了单体的有限元模型。
图14 某工况下单体力-位移-电压曲线
对于电池单体,我们通过多种方向和多种不同的加载速度的组合试验对其力电响应进行了测试,可以发现,单体也有着明显的各向异性和应变率效应。其次,单体的短路行为也具有明显的各向异性,相比于Y向和X向,Z向是单体最容易发生短路失效的挤压方向。借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为且兼顾仿真精度和计算效率的单体模型。
图15 单体有限元模型
3)模组层级研究
模组是将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合,并作为电源使用的组合体。其研究方法与单体基本一致,但由于其结构比单体更加复杂多元,研究中需要考虑多种失效形式,包括单体之间的粘胶,壳体撕裂,端板断裂的现象。
图16 模组测试系统
图17 模组试验形式及样件变形情况
通过研究发现,相比单体内短路(卷芯断裂)压降失效而言,模组试验中更多的是由于结构失稳或外部侵入而发生的外短路;由于蓝膜、胶层和铝合金在冲击下韧性明显下降,更易发生失效破坏,而这些失效形式是导致模组发生外短路的关键因素,进而使得模组压降对应的力和位移的响应在准静态和存在较大差异。
图18 某工况下单体力-位移-电压曲线
通过模组多工况试验标定,建立模组有限元模型。
图19 模组有限元模型
4)电池包层级研究
通过对锂离子从卷芯到单体到模组的研究,对电池本身具备充分的了解,包括电池在冲击下的变形和失效规律,内部损伤发生的历程和机理,在发生严重损伤前所能承受的载荷、变形、能量等的最大限度,以及损伤发生过程中机电热的相互耦合和作用关系等。基于仿真模型,便可以开展多工况下电池包层级的研究与对标工作。
图20 电池包系统多工况研究
在新能源 汽车 安全开发过程中,电池包作为更加复杂的系统,不同的试验工况下,会有多种不同的失效形式,其产生的原因和所造成的危害也不尽相同。
图21 常见的动力电池失效形式
5、结语
锂离子电池凭借其能量密度大、循环寿命长、充电效率高等优点,被广泛应用于纯电动或混合动力 汽车 的储能系统。然而,锂离子电池在能量密度迅速增长的同时,对于整车的安全性设计又提出了新的挑战。特别是在经受复杂且严峻的碰撞工况时,为最大程度地发挥电池系统防护结构的作用,最大限度地在碰撞防护和轻量化设计之间寻求平衡,必须首先深入研究锂离子电池的机械性质和碰撞安全性,不但能够对新能源车辆设计和制造提出指导性的建议,也有利于新能源车辆的后期维护和事故处理等工作的进行。
为解决电池单体在机械加载下的力学响应与损伤行为预测问题,开发预测电池包力学响应和失效行为的工具,最终服务于电动 汽车 碰撞安全设计,第一阶段针对典型的车用动力电池开展了从卷芯到单体再到模组共三个层次,逐步深入的研究。每个层次的研究又分为试验和仿真两个方面,通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应,以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响,全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理;借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型,并以卷芯模型为基础,逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型,以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证,为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。
换电VS充电,谁决定新能源车未来?
王兴在投资理想之后,一度放话:“2020年还买燃油车简直就跟2011年还买诺基亚一样。”
无数车企宣布燃油车到期将彻底退出市场,正如当初被苹果蚕食的功能机市场,新能源车意味着未来。
然而,遍布全国各地的119000座加油站,是燃油车自由驰骋的保障。与之相比,新能源车的补给站数量更多。
数据显示:中国电动 汽车 充电基础设施促进联盟数据显示,截至2021年9月底,国内充电基础设施数量为222.3万台,车桩比约3.05 1。
以广东省为例,广州市大概1万个加油枪,300万台燃油车。新能源 汽车 大概是30万台,却有5万个直流快充桩。广州加油站是700座,快充站是2300座。
数据似乎无法解释高速服务区的长队?如同火车票,平时与春运,意味着截然不同的供需要求。
普遍约445公里不到的续航,长达3小时的充电时长,是电动 汽车 普及的最大痛点。
当电子设备有了更大屏幕、更高的分辨率、更强大的CPU,电池技术却好像仍在原地踏步。
尽管不断有车企、电池厂商放言实现1000公里续航,但却屡屡遭到业内专家打脸。续航问题,是横亘在电动车面前的一座大山。
评价电池性能的主要指标,首先是电池能量密度,也就是电池单位体积或质量所释放出的电能。能量密度越大,电池携带的电量越多,也就意味着更加强大的续航能力。
电池能量密度主要与正负极材料有关,无论是车企还是电池企业都在尝试通过各种组合实现更好的性能。
电动 汽车 使用的主流电池之一是三元锂电池,其正极材料使用镍、钴和锰三种材料,镍在其中起着提高电池能量密度的作用,决定了电动 汽车 的续航里程。
目前,“提镍降钴”是主流方向。三元电池正极材料镍钴锰比例从5:2:3变为6:2:2,当前三者比例可达8:1:1。电池和材料企业正探讨三者比例进一步变化为9:0.5:0.5,而“全镍”电池也是研发方向之一。
然而,技术进步的速度,远远赶不上 汽车 企业需求。续航之外,成本的考量对企业更加重要。
新能源车的不可能定律:续航、安全、低成本,三者不能同时存在。电池技术,成为新能源车彻底取代燃油车的掣肘。
电动车的电池成本结构特殊,原料成本大于生产成本,量化生产对成本的降幅很小,边际成本不会因为高效产出而出现明显的下降。
以当前主流的两种电池即磷酸铁锂和三元电池做对比,磷酸铁锂安全性较好、寿命较长、成本较低,但能量密度和高低温性能稍差。三元电池正极材料使用钴和镍等高价金属,成本更高。
而成本的降低,对电动车的普及至关重要。无补贴的电动车初购成本要想实现与燃油车相当,电池价格需要下降到100美元(约647元人民币)/KWh。彭博新能源 财经 监测数据显示,2020年锂离子电池平均价格降至137美元(约887.6元人民币)/KWh,但受电池原材料价格上涨影响,锂电池价格降至100美元/KWh的速度或会放缓。
数据来自:data yes 萝卜投研
这也是随着上游原材料价格上涨,国家宣布补贴退坡之后,成本更低的磷酸铁锂电池市占率回升。
特斯拉近期在投资者大会上表示,对于标准续航版Model 3和Moderl Y,全球范围内都将改用磷酸铁锂电池。此外,有消息称,苹果正在为其电动车寻求磷酸铁锂电池。
从今年前三季度装车量来看,三元锂电池占比依然领先,但两者差距在逐渐缩小。其中,三元锂电池占总装车量51.2%,磷酸铁锂占比为48.7%。
这也就意味着,在短期内,车企在成本控制需求下,电池焦虑的解决方案,还要从电池之外去寻找解决方案。
换电只是当前解决电池焦虑的解决方案,超充和长续航才是终极解决方案。
国内纯电动 汽车 补充电能的方式一直存在充换电之争,换电模式和充电模式各有利弊,换电更加快捷,但建站成本更高,对车辆和电池组的设计也有特殊要求。
充电模式一直行业主流。
根据用户不同,充电桩分为公共桩、私人桩和专用桩。私人充电桩方面,截至2021年7月,充电联盟成员内整车企业采样约144.5万辆车的车桩相随信息,其中随车配建充电桩106.4万台。
快充技术统一标准化很容易在不同车企实现,全国电网统一标准,全国电动车插口统一标准,全球电池技术共同进步,快充技术的标准设立,和快充电桩的普及,成本低的多。
特斯拉超充站数量达到 3.254 座,超充桩数量达到 29,281 个。
目前,国内造车新势力,理想、小鹏有认为超快充电桩是纯电车的先决条件,而蔚来选择押注“换电”。
不同的解决思路,一个是快速给车充电,一个是用提前充好电的电池给车补给能量需求。
以功能机时代的手机为例,掀开手机后盖换电池的方式,在智能机时代,已经被厂商和用户抛弃。
2020年8月,政策允许车辆与电池分开销售,在这一模式下,购车价格不包含电池,蔚来 汽车 价格普降,极大地降低了用户购车成本。蔚来车电分离方案实际上实现了电动车和燃油车平价。
买车租电池的方式,也极大地降低了电池衰减等问题给用户带来的不良体验。
相比充电,换电所用时间更短,按国家换电站标准,5分钟内即可完成。此外,换电站给替换下来的电池组充电均为慢充,快充容易出现热失控起火,换电模式电池组统一管理在安全性上更加可控。
截至2021年9月,我国共有电动 汽车 换电站890座。其中,蔚来在全国范围内的换电站数量已经超过600座。
国内进入工信部产品公告目录的换电车型近200款,累计销售超过15万辆。
换电模式也得到宁德时代等电池厂商的支持,与蔚来 汽车 (NYSE:NIO)、哪吒 汽车 等企业合作推广车辆和电池分离销售模式,组建武汉蔚能电池资产有限公司和蓝谷智慧(北京)能源 科技 有限公司等电池运营公司。
然而,换电模式到底是解决电动 汽车 的真实痛点,还是迎合出于燃油车用户的惯性思维?特斯拉当年致力普及的换电模式,也因为成本,电池技术进步的原因而放弃。
京东物流目前拥有近20万名配送人员,已在全国运营约1200个仓库,总管理面积2300万平方米。
自建物流平台,给京东用户带来的是极佳体验,也构成京东与其他电商平台竞争的护城河。蔚来在产业链控制和车型研发都落后于特斯拉,换电服务也是蔚来与特斯拉形成差异化竞争的高成本服务。
自建补能体系是蔚来 汽车 的战略选择。截至9月30日,全国共有517座蔚来换电站,其中营运中二代换电站占比超60%。
蔚来 汽车 换电站属于企业自营,服务对象仅有蔚来 汽车 现有的三款车型,保有量约为13万辆。据蔚来 汽车 透露,截至目前,蔚来用户换电服务累计超四百万次。
车站比大幅降至312,车站比是指单座换电站平均服务的用户数,车站比越低代表换电站资源越充沛。截至9月30日,蔚来换电站的车站比下降至312,即平均每个换电站覆盖312位用户。
蔚来 汽车 的创始人李斌:用户永远为美好的体验买单,企业永远因为提升效率而赚钱。
然而,只供自家使用的换电站,商业模式较为单一,主要收取电费和服务费。换电站需要提高利用率,才能实现经济效益。然而,跨品牌的换电模式最需要统一的是电池包规格,在这方面还未出现行业整合力量,也就意味着难以规模化。
特斯拉在我国就有超过7000个超级充电桩正在投入使用,而这些在全球广泛布局的超级充电桩也是特斯拉 汽车 的核心卖点之一。
小鹏 汽车 已经在全国202座城市当中建立了1457座超充免费充电站,基本覆盖了全国核心主城区。
要想做大规模,武汉蔚能必须走向开放平台,吸引其他车企加入。
合作的前提是,其他车企需要采用和蔚来 汽车 同样的电池包规格和标准。当蔚来的换电站还在因为电池标准难以统一而无法吸引外部用户,特斯拉的全球超充站却即将对外部用户开放。
时至今日,特斯拉市值已经超过所有燃油车企总和,新能源车代表着未来已经毫无疑问。谁能在做出最大规模的销量优势,谁能笑到最后。
回收一吨三元锂电池可以提取多少钴
回收一吨三元锂电池可以提取一点五千克的钴。锂电池含有大量的贵金属,其中钴占百分之5到百分之20,镍占百分之5到百分之12,锰占百分之7到百分之10,锂占百分之2到百分之5和百分之7的塑料,所含金属大多属于稀有金属,应该被合理的回收利用。
锂离子电池的危害
锂离子电池由于具有化学和电气双重风险,目前被归类为第9类危险品,锂离子电池具有热失控的缺点,通常是由于内部短路而导致起火或爆炸,有许多因素可能导致锂离子电池热失控,其中包括过度充电,环境条件恶劣和制造缺陷等。
在热失控发生时,锂离子电池通常会在几秒钟内从室温提高到700摄氏度以上,作为复杂的化学反应的一部分,锂离子电池中的电解质溶剂是电池燃烧的主要燃料。
锂电池包可以根据报废的的程度选择不同的利用方法,报废程度高的锂电池包选择回收拆解,收集可用材料再投入制作使用,报废程度低的可选择进行梯次利用,将其在需求能量较低的领域投入使用,根据能量梯次进行再利用。