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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)
纯电动车边开边充,无线充电技术真的靠谱吗?
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。