本文目录一览:
- 1、麒麟锂电池是三元锂电吗
- 2、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”
- 3、全新伊兰特/奔驰CLS 一周上市新车汇总
- 4、三元锂电池的有哪些上市公司
- 5、宁德时代比亚迪隔空斗法背后:三元锂真要玩完了?
- 6、三元VS磷酸铁锂?谁才是国内动力电池的“一哥”?
麒麟锂电池是三元锂电吗
麒麟电池的主要成分是三元原理,所以不含钴、镍等金属。麒麟电池在811(正极材料比)三元锂电池上实现非热扩散技术。811电池的命名方法和523电池一样,都是通过正极材料配比得出的。三元锂电池中,正极材料为Ni-Co-Mn三元,不同元素携带的锂离子数量也不同。不同的材料可以整合电池的平衡,因此不同的比例会导致不同版本的电池。811电池是目前业界主流的电池配比,能量密度也很好。
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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全新伊兰特/奔驰CLS 一周上市新车汇总
[汽车之家?新闻]? 大家好,又到了上市新车汇总时间,本周上市的新车包含有凯迪拉克XT6、MG领航、全新伊兰特等,这里面是否有您心仪的车型呢?我们走进正文吧!
长安汽车旗下逸动PLUS 1.6L CVT车型正式上市,新车共推出2款车型,售价区间为8.49-8.99万元。新车采用全新研发的CVT变速箱,并基于长安蓝鲸NE平台打造。
10月30日,2021款东风日产天籁正式上市。新车共推出6款车型,售价区间为17.98-26.98万元,新车在外观、内饰、智能配置等方面进行了升级。
10月29日,2021款凯迪拉克XT6车型正式上市,新车共推出14款车型,包含6座和7座版本,售价区间为38.97-54.97万元。
2021款凯迪拉克XT5已上市,售价与老款相同,价格区间为32.97-46.97万元。作为年代改款车型,新车在外观、动力上与老款没有太大改变,仅在配置方面进行调整。
10月27日,名爵旗下全新SUV车型MG领航上市。新车共推出7款车型,售价区间为9.98-15.98万元。新车定位于紧凑型SUV,并配备了1.5T和2.0T两种动力系统。
10月25日,第七代现代伊兰特车型正式上市。新车共推出6款车型,售价区间为9.98-14.18万元。新车将基于现代品牌的第三代i-GMP平台打造,定位紧凑型轿车,并配备了1.5L与1.4T两种动力系统。
10月24日,北汽新能源ARCFOX旗下全新纯电动中型SUV——αT上市。新车推出3种续航版本共5款车型,NEDC续航分别为480km、600km以及653km,综合补贴后售价为24.19-31.99万元。
10月29日,东风风光全新SUV——风光500正式上市,共推出5款车型,售价5.48-7.48万元。新车搭载1.5L自然吸气发动机,是东风风光品牌旗下全新的入门级SUV产品。
2021款奔驰A级两厢版正式上市,新车以进口的方式引进销售,在售价与车型方面均与现款一致,全系共4款车型,售价区间23.28-31.28万元。
10月26日,吉利星越ePro正式上市,新车共推出四款车型,补贴后售价区间为17.58-21.68万元。该车提供两款纯电续航为56km的车型(电池容量为11.3kWh),两款纯电续航为80km的车型(电池容量为15.5kWh)。
2021款梅赛德斯-奔驰CLS四门轿跑车正式上市,新车将推出三种动力共计4款车型可选,售价区间为57.68-78.38万元。
劳斯莱斯全新古思特在国内上市,新车分为标准轴距版和长轴距版两款,其中标准轴距版古思特的售价为473.00万元起,长轴距版古思特的售价为547.00万元起。
2021款奔驰C级轿跑车正式上市,新车共推出2款车型,售价分别为34.68万元与36.68万元。新车在配置方面做了较多升级优化。
新款DS 7早春限定版车型正式上市。新车共推出1款车型,售价为22.99万元。该车型基于蒙马特版升级而来,配备诸多歌剧院版的豪华配置。
上汽大众途岳纯电车型上市,新车推出全景优享版车型,售价为19.48万元。新车搭载44.1kWh三元锂电池,能够为该车提供NEDC标准315km的纯电续航里程。
吉利远景X6新增一款车型正式上市,新车的售价为8.49万元,其最大的变化是更换了一款6速自动变速箱。
航天神州汽车旗下DST神州5号车型正式上市,新车共推出1款车型,售价为10.68万元。新车采用纯电动系统驱动,定位载货微面。
曙光汽车旗下轻客产品黄海瑞途的指导价格正式公布,新车共推出6款柴油版车型,售价区间为10.28-11.18万元。
曙光汽车旗下轻客产品黄海瑞途纯电动车型的指导价格正式公布,新车推出1款纯电动车型,售价为25.98万元。(文/汽车之家?翁萌)
三元锂电池的有哪些上市公司
三元锂电池上市公司有:比亚迪、成飞集成、多氟多、洛阳钼业、亿纬锂能、金鹰股份、长信科技。如您需了解股票行情,可以登录平安口袋银行APP-金融-股票期货-证券服务查询信息。
温馨提示:以上解释仅供参考,入市有风险,投资需谨慎。您在做任何投资之前,应确保自己完全明白该产品的投资性质和所涉及的风险,详细了解和谨慎评估产品后,再自身判断是否参与交易。
应答时间:2022-01-13,最新业务变化请以平安银行官网公布为准。
宁德时代比亚迪隔空斗法背后:三元锂真要玩完了?
电动 汽车 上普遍搭载的三元锂电池,要被淘汰了?
5月12日,工信部连发三道加急文书,颁布了一系列电动 汽车 强制标准,其中就包括一条“要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间”。
这一条规定对目前使用最广泛的三元锂电池来说,可谓是重大打击。
从此前发生的一些自燃事件来看,车用三元锂电池在发生热失控后,很快就燃起大火,并不符合上述5分钟不起火的规定。
三元锂电池正极材料中镍元素的含量进行提升能够使大大提升电池的能量密度,这也可以为电动车带来更长的续航里程,但镍元素提升之后,电池更容易出现热失控。
与磷酸铁电池相比,在特殊发生热失控后(比如针刺实验),三元锂电池内部的材料会发生分解,并随着发生爆炸。而磷酸铁电池则能保持稳定。
政策之外,三元锂电池还面临竞争对手——磷酸铁电池的新一轮打击。
比亚迪推出的刀片电池,用新的封装方式,大幅提升了能量密度补上了自己的短板,再加上自身拥有更好的安全性和成本优势,迅速崛起。
比亚迪的旗舰电动车——汉,就搭载了刀片电池上市。而特斯拉,也为国产Model 3换上了磷酸铁电池。
新标准和新产品的出现,引起了业内的激烈争论。三元锂电池和磷酸铁电池各自的代表,宁德时代和比亚迪就为这事儿隔空“吵了起来。”
比亚迪在刀片电池发布会上放出针刺实验的结果后,巨头宁德时代表示,电池安全和电池滥用测试是两回事,但有些人把通过滥用测试等同于电池安全。
但随后,比亚迪则强硬回复称“不服?那也来扎一下吧!”。
那么三元锂电池到底能不够通过这个标准?三元锂和磷酸铁到底有何技术差异?三元锂电池是不是真的要被淘汰了呢?从业内专家的评论和各大企业的实际做法来看,其实已经有了答案。
近两个月来已经发生多起电动 汽车 着火的事故,为此,5月12日,工信部连发三道加急文书,颁布了一系列电动 汽车 强制标准,其中就包括一条“要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间”。
▲工信部颁布了一系列电动 汽车 强制标准
这条强制标准也被认为是针对三元锂电池的,从之前发生的自燃现象来看,多款搭载了三元锂电池的电动车从自燃到着火也就在几十秒内。
比亚迪作为资深的磷酸铁锂电池玩家,在磷酸铁锂电池方面有了比较深的研究,3月份曾发布了刀片电池。在发布会现场,比亚迪副董事长何龙表示:“几乎所有你能想到的电动 汽车 品牌都在和我们探讨合作。”
比亚迪总裁王传福在刀片电池的发布上表示,在国内的新能源乘用车领域,多个企业间存在续航攀比的现象,而提升续航的主要方法就是提升动力电池的能量密度,这就导致了电池行业的发展跑偏了。
车企普遍选择了能量密度更高的三元锂电池,并且还在持续增加电池的能量密度,这就导致了电动 汽车 的自燃事频频发生。
随后比亚迪还放了刀片电池和三元锂电池在针刺实验下的不同结果,结果显示,三元锂电池在针刺实验下很快就爆炸了,表面温度超过500摄氏度。
这也被外界视为比亚迪向宁德时代发起的挑战,之后宁德时代的董事长曾毓群亲自回应称:“电池安全和电池滥用测试是两回事,但有些人把通过滥用测试等同于电池安全。”
之后,比亚迪销售副总经理李云飞在微博上发文称:“不服?那也来扎一下吧!”,这一回应算是将两者之间的暗战提升到了明战的状态。
▲比亚迪销售副总经理李云飞微博回应
5月22日,宁德时代发布了一则视频,视频显示,在进行针刺实验时,钢针并没有穿过电池包,而且还被电池外包装的钢板折断了。
但视频发出后,也引起了部分网友的不满,有网友认为,针刺实验的本质是为了模拟电池短路,而不是刺进或刺不进,还有人称宁德时代掌握了电池外壳的核心技术。
▲网友对宁德时代视频的调侃
既然目的没达到,5月23日晚上,宁德时代又放出了一则视频,视频中,宁德时代的5系和8系三元锂电池都成功通过了针刺测试,这两款电池在针刺和静止1小时后,电池未出现剧烈的升温和爆炸现象。
在视频的最后,宁德时代表示:“宁德时代早在2017年就已经掌握了三元电芯通过针刺测验的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测验=电池安全吗?”
目前,李云飞又回应称未发生短路的话针刺测试就已经失败了,而宁德时代方面还有消息传出说要放出第三则视频,国内动力电池行业的两个巨头之间的争论还将继续。
但搭载了三元锂电池的电动 汽车 屡屡发生自燃,磷酸铁锂电池和政策的一步步打压也都让三元锂电池处在风口浪尖,那么为什么会出现这样的情况呢?
要想搞明白三元锂电池现在处境的原因,还需要从三元锂电池的自身来说起。
安全性不强是目前三元锂电池最显著的问题,由于NCM电池的用户比较多,我们主要来看一下这种电池,根据镍与钴、锰元素比例的不同,NCM电池又可以分为两类,一类是镍锰等量型,另一类是镍锰不等量型。
如NCM424和NCM111就是典型的镍锰等量型电池,但随着车企对电动车续航能力要求的提升,三元锂电池的能量密度不断推高,高镍路线也不断明确。
所以以NCM523、NCM622和NCM811为代表的高镍型三元锂电池是目前电池厂的主流路线。由于提升镍元素可以让电池具备更高的容量,所以现在电池厂都已经在生产容量最高的NCM811电池了。
▲宁德时代动力电池
而在8系三元锂电池之后,镍元素含量超过90%的9系三元锂电池正在蓄势待发。据高工锂电报道,知名锂电材料供应商格林美目前已经完成了镍元素摩尔比例分别达到90%、92%、95%的Ni90、Ni92、Ni95等三元前驱体材料的研发与量产。
但凡事都有正反两面,随着能量密度的不断提升,电池的安全隐患也在与日俱增。
有研究表明,随着三元锂电池正极材料中镍元素的富集,电池的容量保持能力与热稳定性出现了下滑。
当NCM三元锂电池正极的镍含量超过60%,NCA三元锂电池正极的镍含量超过80%,在经过一定次数的循环后,电池正极材料中的微裂纹显著增加,电极阻抗增大,正极开始向电芯中析出大量的氧气。而且在电池温度达到250摄氏度~350摄氏度时,三元锂电池内部的化学成分就会发生分解。
这一现象会造成两个后果,一是由于微裂纹增加,电池的寿命会受到影响;二是由于氧气的出现容易导致电池热失控的产生,而热失控则会引发电池起火爆炸。
而磷酸铁锂电池则是采用了磷酸铁锂作为电池的正极材料,磷酸铁锂晶体中的P-O键难以分解,就算是在非常高的温度或者过充的时候也不会结构崩坏,当电池的温度处在500摄氏度~600摄氏度的高温时,其内部的化学成分才开始分解。
正是这一特性才使得磷酸铁锂电池的使用寿命会更长,而就算发生了热失控的现象,磷酸铁锂电池也不会像三元锂电池那般容易着火。
▲比亚迪刀片电池和其他电池的针刺测试结果对比
即使发生了着火现象,磷酸铁锂电池也更容易处理,磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦切断了氧气,火就可以熄灭,所以常规的灭火方法都可以灭火。
而三元锂电池着火后,电池内部还会持续发热,用普通的干粉灭火器能将明火灭掉,但并不能降低内部温度,可能会导致二次燃烧,因而只能用水持续降温灭火,这也会增加灭火的难度。
此外,三元锂电池的成本居高不下也是一个缺点。三元锂电池就是正极材料中采用了镍钴锰或镍钴铝等金属元素的电池,目前国内用的比较多的是镍钴锰(即NCM)电池,而特斯拉采用的则是镍钴铝(即NCA)电池。
▲Model 3
但无论是NCM电池还是NCA电池,都脱不开对钴元素的使用,钴是一种稀缺金属,产量少且分布不均,美国地质勘探局数据显示,全球陆地钴资源的储量约为700万吨,其中刚果(金)的储量占比为52%、澳大利亚储量占比为17%,古巴的储量占比为7%,其他国家的储量则非常低。
正是对钴金属的需求才导致三元锂电池的成本居高不下,据公开资料显示,目前三元锂电池的度电成成本在1000元左右,而磷酸铁锂电池的度电成本可以控制在600元内。
综合来看,三元锂电池的优缺点都很明显,较高的能量密度能够为电动 汽车 提供更长的续航里程,但安全性差也是悬在空中的一把利剑,对于 汽车 来说,安全性又是重中之重,因而三元锂电池受到打压就不奇怪了。
虽然三元锂电池存在安全问题,但是因为其能量密度高,很多车企仍然选择这种电池,但比亚迪的刀片电池基本上解决了能量密度的问题,又拥有更高的安全性,使得磷酸铁锂的市场占有情况也发生了一些变化。
目前,国内的磷酸铁锂电池的装机量开始上升,甚至特斯拉、比亚迪的王牌车型,也开始从三元锂电池换装为磷酸铁锂电池了。
今年3月29日,比亚迪正式发布了刀片电池,并且还表示这款电池将会首先搭载到比亚迪汉上,在采用了刀片电池后,比亚迪汉的NEDC续航里程将超过600公里。
而在2015年,比亚迪推出的宋DM车上也采用了三元锂电池,2017年推出的秦EV和e5车型也采用了三元锂电池,这说明比亚迪也曾在技术路线上进行过纠结。
而现在,比亚迪汉EV、比亚迪宋Plus等旗舰车型都将采用刀片电池,这也可以看出比亚迪坚定了继续走磷酸铁锂电池的道路。
▲比亚迪汉EV
在刀片电池的发布会现场,比亚迪副总裁何龙表示:“几乎你能想到的所有 汽车 品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”
除了比亚迪,全球第一大的电动 汽车 生产商也将要采用磷酸铁锂电池了。
5月22日,工信部发布了第333批《道路机动车辆生产企业及产品》,其中再次出现了特斯拉Model 3,从申报的信息来看,这款Model 3的电池换成了磷酸铁锂电池。
▲国产Model 3采用了磷酸铁锂电池
据了解,特斯拉的磷酸铁锂电池将会由宁德时代提供,有媒体报道称宁德时代的磷酸铁锂模组度电成本已经降到了500元以内,电池组的成本将会在600元以下。而此前特斯拉所用的高镍三元锂电池度电成本在1000元左右。这样一来,国产Model 3的价格有望进一步下降。
目前,特斯拉的全球销量已经超过了100万辆,而比亚迪电动 汽车 的全球销量也快接近100万辆了,这两家企业是世界上最大的两个电动 汽车 生产商,他们都采用了磷酸铁锂电池,这对于其他车企的影响将会是巨大的,在未来可能会有更多的车企选择磷酸铁锂电池。
正是由于这些原因的影响,目前磷酸铁锂电池的装机量也在稳步提升。中国 汽车 动力电池产业创新联盟公布的数据显示,2020年4月份,国内三元电池装机量约2.6GWh,占比为73.2%,环比增长17.8%。磷酸铁锂电池的装机量为0.9GWh,占比25.8%,环比增长74.1%
虽然目前磷酸铁锂电池的销量提升主要跟商用车产销的增长分不开,但随着国产Model 3、比亚迪汉逐步搭载磷酸铁锂电池,可能将会有更多的车企采用磷酸铁锂电池,磷酸铁锂电池的市场份额也会进一步提升。
看到这里,你可能会问,按这么说三元锂电池是不是就没有希望了,未来终将是磷酸铁锂的天下了吗?
但事实并非如此,很多电池企业已经认识到了三元锂电池存在的问题了,并且已经在积极的寻求解决方法,宁德时代通过加固电池外壳也能应对针刺实验,并且还展示了其三元锂电池通过针刺实验的视频。
不过,目前三元锂电池的发展也确实到了瓶颈,还需要更多的技术突破才能持续发展,而LG化学、蜂巢能源和三星都已经在研究新的技术了。
在今年3月4日通用的“EV week”活动上,通用与它的合作伙伴LG化学一同推出一款新的电池产品Ultium。
▲通用新电池Pack
这款产品的核心并不是被外界吹得神乎其神的电池包技术,其关键在于,Ultium电池的电芯将会使用LG化学最新研发的NCMA四元锂电池。
这款电池的技术原理是通过向NCM三元锂正极材料,混入少量的铝元素,使原本性质活跃的高镍三元正极材料在保持高能量密度的同时,也能维持较稳定的状态。
在这一转变过程中,原本NCM三元体系的Li[Ni-Co-Mn]O2正极材料体系变成了Li[Ni-Co-Mn-Al]O2(正极材料的化学构成发生了改变)。
过渡金属铝元素的加入所形成的Al-O化学键强度远大于Ni(Co,Mn)-O化学键,从化学性质上增强了正极的稳定性,进而使得NCMA四元电池H2—H3不可逆相变的电压在经过多次循环后仍然保持稳定状态,且Li元素在正极的脱嵌过程中不易释放氧元素,减少了过渡金属的溶解,提升了晶体结构的稳定性。
而稳定的晶体结构则减少了充放电循环过程中,正极材料微裂纹的形成,正极阻抗的上升速度得到抑制。
与此同时,有研究表明,NCMA的正极材料放热峰值反应温度为205摄氏度,高于NCA正极材料的202摄氏度与NCM正极材料的200摄氏度,这意味着NCMA正极材料的热稳定性更加优秀。
▲通用与LG合作的电池
值得注意的是,NCMA四元正极材料中,成本最为昂贵的钴元素,含量从NCA/NCM 622中的20%下降至5%,成本进一步降低。按照LG与通用公布的数字,NCMA四元电池的量产成本为100美元(约合人民币694元),而此前,LG化学NCM 622的量产成本约为148美元(约合人民币1027元)。
高能量密度、高稳定性、低成本,原本在NCA/NCM三元锂电池上难以同时实现的特性,在NCMA四元锂电池上达成,对于动力电池产品而言,NCMA的量产将会掀起一股技术路线升级的浪潮。
而5月19日,长城 汽车 的动力电池公司蜂巢能源发布的L6薄片无钴长电芯彻底去除了三元锂中成本最高的钴元素。
蜂巢阳离子掺杂技术采用两种化学键能更大的元素掺杂到材料中替代钴,通过强化学键稳定氧八面体结构,减少锂镍混排,改善了材料的稳定性,可以在4.3V~4.35V电压下稳定工作,使能量密度提高,成本降低。
▲蜂巢能源L6薄片无钴长电芯
同时,蜂巢能源还采用了单晶技术,与多晶材料相比,单晶材料在辊压过程中具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,耐压力强度可以提高10倍。正因如此,无钴材料的使用寿命会更长,电芯寿命也比多晶高镍三元高出70%。
此外,蜂巢能源还采用了纳米网络包覆技术,在单晶表面包覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料与电解液的副反应,有效改善了高电压下的材料循环性能。
这三项技术的加持,使得蜂巢能源的无钴电池在三元锂电池的基础上降低了生产成本,提升了电池的安全性和使用寿命,也将会成为三元锂电池的下一步出路之一。
在四元锂电池和无钴电池之外,还有一部分电池企业在研究固态锂电池。顾名思义,固态电池的核心就在于把液态电解质转变成固体电解质。
固态电解质不会发生自燃、没有腐蚀性、不会泄漏和挥发,因为也不会导致车辆自燃,安全性非常高。但目前,固态电池的生产技术还是一大难点,现阶段的固态电解质电导率总体低于液态电解液,现在固态电池的性能偏低。
但三星在今年三月份发出报告称其在全固态电池的量产之路上取得了突破性的进展。
据介绍,三星的全固态电池将实现900Wh/L(区别于Wh/kg的计量单位,因不同材料密度不同,二者不可换算)的能量密度,1000次以上的充放电循环以及99.8%的库伦效率(也可称为充放电效率),我国目前较为先进的固态电池技术虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环,但在库伦效率方面目前还达不到接近100%的程度。
▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文
此外,三星通过引入银碳复合负极、不锈钢(SUS)集电器、辉石型硫化物电解质以及特殊材料涂层,对固态电池的负极、电解质与正极进行了处理,有效解决了锂枝晶生长、低库伦效率与界面副反应,这三大固态电池量产所面临的核心问题,推动固态电池技术离产业化更进一步。
总的来看,电池企业们并不愿意舍弃三元锂的高能量密度,所以一直在三元锂电池的变种上下功夫。
随着他们的不断攻坚,四元锂电池、无钴电池、固态电池等新的电池都量产不远了,在下一阶段的竞争中,三元锂电池的变体们还有可能会引领电池产业的发展方向。
关于磷酸铁锂电池和三元锂电池技术争论一直都在,国内的两个动力电池厂商宁德时代和比亚迪此前各自坚定的走差异化道路。
但近些年,虽然三元锂电池的安全事故开始增加,磷酸铁锂电池大有崛起之时,而特斯拉采用磷酸铁锂电池则更加引起了舆论风向。
一时间,三元锂电池将被判死刑,三元锂电池已死等言论层出不穷。但就现实情况来啊可能,三元锂电池仍然是出货量最高的电池类型,磷酸铁锂电池会因为安全性而获得一定的市场,但也无法完全颠覆三元锂电池。
更何况,目前三元锂电池的玩家都还在研究升级三元锂电池,随着更多安全性更高、成本更低、能量密度更高的三元锂电池变种的出现,三元锂电池还将会继续繁荣。所以说,现在给三元锂电池判死刑还为 时尚 早。
三元VS磷酸铁锂?谁才是国内动力电池的“一哥”?
2018年6月份,Elon Musk在推特发表宣言,称想要从现有的NCA方向上继续减少钴的用量。
2月18日,一则关于特斯拉将使用宁德时代“无钴电池”的新闻迅速传开。在三元锂电池大行其道的当下,磷酸铁锂电池重回热点。
提到磷酸铁锂,相信大家并不陌生,但受限于当时的电池技术和国家补贴政策,磷酸铁锂一直在新能源商用车和储能领域发光发热。
近年来,是什么让磷酸铁锂又重新回到乘用车领域,与三元争“一哥”呢? 下面,就让我们就来扒一扒这其中的原因。
视频版:三元VS磷酸铁锂?谁才是国内动力电池的“一哥”?
两款电池的的负极、电解液及隔膜等均类似, 最大的区别在于正极材料,并以此取名 。
三元电池有NCM和NCA两类。NCA镍钴铝电池,主要应用于圆柱电池中,例如特斯拉。而国内绝大部分车型都采用NCM镍钴锰电池。
三元常见的表达方式还会在NCM后加一串数字,例如NCM523、NCM811等,代表了镍钴锰在材料中的大概比例。
受结构影响,磷酸铁锂和三元在性能方面各有优劣,我们从大家最关心的几个点依次分析: 能量密度、快充性能、循环寿命、安全性、成本 。
能量密度:
对于用户来讲,续航里程是首要关注点。在其他因素相同时,能量密度越高,意味着续航里程越长。
从电芯层面来讲, 三元电池能量密度更高 。磷酸铁锂正极材料的额定电压、理论比容量(mAh/g)均低于三元电池,且其能量密度已开发到“天花板”。
而 三元NCM电池还可以通过提高Ni元素比例 ,进一步提高实际比容量(mAh/g), 提高电芯能量密度 。
快充性能:
快充时间,尤其是低温快充,作为制约电动 汽车 发展的关键因素之一,也是改善用户用车体验的关键点。
理论上,三元电池有优势 。其 二维的锂离子脱嵌通道 与均衡的电解液设计,使得在充放电过程中, 锂离子可以在一张面上快速移动脱嵌 , 充电速率自然就快了起来。
而磷酸铁锂结构因其一维的锂离子脱嵌通道,和侧重高温性能的电解液设计,导致其锂离子迁移速率慢,尤其是低温充电速率慢。 这一特性直接影响了其在乘用车领域的应用。
循环寿命:
理论上, 磷酸铁锂在寿命方面存在优势 。 其橄榄石晶体结构更稳定 ,膨胀更低、电化学反应更稳定。
安全性:
磷酸铁锂电池在安全方面具有无可比拟的优势 。其正极电压低,不存在类似于三元的释氧热链式反应, 热稳定温度可以达到300℃以上,而三元电池在150-200℃左右。
经济性:
价格上,目前磷酸铁锂LiFePO4有明显优势 , 原材料相对价格便宜,国内产业链相对成熟。
而想要降低三元NCM (LiNixCoyMn1-x-yO2) 电池价格,钴元素是关键。 钴主要是伴生矿,产量少且分布不均,全球钴矿主要集中在刚果(金),澳大利亚、古巴等地,约占全球储量的80%,2018上半年刚果(金)政局变动便造成钴价大幅波动,价格持续高涨。
粗略比较,磷酸铁锂要比三元价格便宜0.1~0.2元/Wh。 对于一个50kWh电池包,仅电芯就可降本近0.5~1万元。 这对整车生产厂商和用户都是一个不小的吸引点。
简单说,三元在能量密度、快充速度方面有优势,磷酸铁锂在循环寿命、安全、经济性上有优势 。
但在电动 汽车 发展前期,电池包能量密度<140Wh/kg,整车NEDC续航里程大多低于300km。 当时影响电动 汽车 发展的瓶颈在于续航里程,且有国家补贴政策支持,可弥补经济性的不足,所以三元锂电池是首选。
随着国家新能源补贴政策的退坡,新能源 汽车 要开始与传统燃油车赤身拼搏,各整车生产厂商都面临巨大降本压力。与此同时, 磷酸铁锂电池被人诟病的能量密度和充电缺点,也在随着技术的发展得到改善 。
能量密度方面: 随着CTP(Cell to PACK),即是电芯直接集成为电池包技术的成熟,更高效电池包集成、更低整车能耗,磷酸铁锂车型的续航,已有能力提升至400km甚至500km以上。
充电方面: 随着电芯快充、热管理、充电桩技术的发展,应用于乘用车的磷酸铁锂电池也基本可以做到与主流三元相同的快充速率。
成本方面: 国家补贴政策退坡,NCM811电池虽降低了钴含量降低成本,但工艺复杂,现阶段生产成本较NCM523无明显优势。此时成本更低、寿命更长的磷酸铁锂电池,自然被更多车企选择,成为主流趋势。
1) 磷酸铁锂电池,充分发挥其在成本、寿命及安全方面优势主打中低端的车型和运营车,续航在400km左右。
2)三元依赖于其高的能量密度、更快的快充速度、更长的续航里程,主打中、高端车型,续驶里程≥500km。
根据市场端需求定位规划,为用户购车提供了更多的选择,不存在谁替代谁 。相信今年一定陆续会有很多经济型的磷酸铁锂和高续航的三元车型上市。
至于特斯拉,在国内大概率会采用CATL的磷酸铁锂电芯,而“cobalt free”是否是要进一步减低三元电池中钴元素含量,研发新一代电池,还耐人寻味,让我们拭目以待!