鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年02月27日
比亞迪“重拾”磷酸鐵鋰離子電池,是技術倒退的表現嗎?
傳統燃油車有三大件發動機、變速箱、底盤。而關于新能源車來說,三電(電池、電機、電控)技術的重要程度堪比三大件之于傳統燃油車。而動力鋰電池作為電動汽車的核心部件,其重要性同樣不言而喻。
實際上,車用動力鋰電池也分許多類別。最早,動力鋰電池按照正極材料可分為鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰鋰離子電池廠家、鎳鈷錳和鎳鈷鋁等幾大類。而從綜合性能來看,磷酸鐵鋰和三元鋰(包括鎳鈷錳和鎳鈷鋁)最符合電動汽車的使用要求。
作為國內新能源領域最具代表性的車企,比亞迪掌握著完善的三電技術。在電池技術上,比亞迪前些年始終堅持磷酸鐵鋰路線,并且技術已經十分成熟。近兩年由于補貼政策的變化,使得其不得不跟隨市場趨勢,相當于半路出家進行三元鋰離子電池的研發,不過如今也做到了后來居上,其811電池研發已經取得一定的進展。
然而,近日比亞迪在其業績交流會上表示,將于明年5-六月份推出全新一代鐵鋰離子電池。消息一出鉅大鋰電,立即引起外界廣泛關注。在三元鋰離子電池成為絕對主流的今天,比亞迪重拾磷酸鐵鋰寓意何為呢?難道是技術倒退的表現嗎?
續航并非磷酸鐵鋰離子電池的天賦
實際上,相比三元鋰離子電池,磷酸鐵鋰離子電池安全性更高、循環使用壽命更長、成本也更低,但能量密度的提升空間較小。而根據我國的新能源補貼政策,電池能量密度又是獲得多少補貼的重要因素。另外,在電池能量密度受限的情況下,車輛的續航也就失去了競爭力。所以,比亞迪才寧愿忍痛割愛暫時把磷酸鐵鋰離子電池放在鋰離子電池一邊,以更高的制造成本去生產三元鋰離子電池。
但假如能夠解決磷酸鐵鋰離子電池能量密度低的短板,所有問題不就迎刃而解了嗎?理論上是這樣沒錯,但難度卻相當大。
那么鋰離子電池的能量密度由什么決定呢?通常來講,鋰離子電池有4個核心部分:正極、負極、電解質和膈膜。其中,正負極是發生化學反應的地方,可謂重中之重。
現有的鋰離子電池負極材料多以石墨為主,石墨的理論容量為372mAh/g,磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池在負極材料上大體相同。但在正極材料上,磷酸鐵鋰的理論容量只有160mAh/g,而鎳鈷錳則高達200mAh/g。此外,生產工藝水平如壓實密度、箔材厚度等,也會影響能量密度。但整體來看,正極材料的性能差異才是決定性因素。
然而,比亞迪則通過多年不懈的努力,即使在三元鋰離子電池成為主流的今天也持續著磷酸鐵鋰離子電池的研發,最終成功突破技術壁壘。據悉,比亞迪新一代磷酸鐵鋰離子電池能量密度可達到180Wh/kg,相比此前提升大約9%,這一數據已經不弱于811三元鋰離子電池。
提高能量密度不只為補貼
根據2019年最新的新能源補貼政策,在不考慮續航里程等因素的前提下,只要電池能量密度方只要達到160Wh/kg及以上,就可獲得1倍補貼,而1倍補貼也是最高額度。照此來看,其實比亞迪此前就可以達到能量密度的最高標準,即獲得全額補貼。那么研發全新一代磷酸鐵鋰離子電池的真正意義在哪呢?
電池能量密度,其實可以從兩個維度來含義。一是單位重量內的能量密度,也就是工信部所采用的維度,直接關系到能獲得多少補貼,也在一定程度上影響著車輛的續航。而另一個,是單位體積內的能量密度,這個維度不在工信部的評判標準內,但會直接影響到車輛的續航能力,而續航能力又決定了補貼額度和市場競爭力。
而磷酸鐵鋰離子電池所謂的能量密度低,重要是按照體積維度來說的。據悉,比亞迪全新一代磷酸鐵鋰離子電池的能量密度(體積維度)將提升50%。那么也就意味著,相同的車型,比亞迪未來可將車輛的電池容積提高50%,雖然可能也會帶來重量新增的影響,但最終實際的續航表現一定是大幅提升的。
那么在攻克最大短板后,磷酸鐵鋰離子電池的優勢就突顯出來了,首先就是安全性。近年來電動汽車安全事故頻發,絕大部分是由于電池起火造成的。為了提升續航里程,如今的車企大多采用鎳成分比例較高的三元鋰離子電池,622型號如今已經十分常見,甚至811也已經在量產車型中搭載,也就是說維持電池穩定性的鈷錳成分只占到20%,在續航里程提高的同時,電池安全性卻成了一大隱患。
相比之下,磷酸鐵鋰離子電池熱失控溫度普遍在500度以上,三元鋰離子電池則低于300度,一些高鎳三元鋰離子電池熱失控溫度甚至低于200度,這會新增車輛高速行駛及快速充電過程中自燃的風險。
另外在使用壽命方面,磷酸鐵鋰離子電池充放電循環次數大約3500次后容量才開始衰減,而三元鋰離子電池在進行2000次充放電循環后就會出現衰退,存在明顯差距。據悉,比亞迪新一代磷酸鐵鋰離子電池的壽命達到8年120萬公里。
最后就是成本。由于磷酸鐵鋰離子電池無需貴重金屬材料,所以比較容易控制生產成本。而且,比亞迪新一代磷酸鐵鋰離子電池成本進一步降低30%,可在一定程度上緩解補貼退坡帶來的壓力。
但三元鋰離子電池來看,無論是鎳鈷錳還是鎳鈷鋁,都要鈷金屬作為原材料,但其70%儲量在非洲剛果金,價格十分昂貴。而高鎳三元鋰離子電池的誕生,一方面是由于激烈的市場競爭,另一方面也跟鈷技術成本過高有關。
不過,即使突破了能量密度低這個技術瓶頸,磷酸鐵鋰離子電池也并非十全十美。例如在抗低溫方面,三元鋰離子電池低溫使用下限值為零下30度,磷酸鐵鋰離子電池低溫下限值只有零下20度。那么假如在寒冷的北方地區,磷酸鐵鋰離子電池的性能下降會更明顯。但恰恰北京又是全國純電動汽車的主力消費地區,就算比亞迪在南方不愁賣,未來其動力鋰電池將對外供應,假如失去北方市場,那么其在與寧德時代等對手的競爭中將相對被動,也不利于其動力鋰電池業務獨立上市計劃的推進。
不放棄三元鋰,811在路上
那么在未來推出新一代磷酸鐵鋰離子電池后,比亞迪會徹底放棄三元鋰離子電池嗎?畢竟目前比亞迪也已經展開了811電池的研發工作,假如完全放棄三元鋰離子電池豈不是前功盡棄了?
對此,比亞迪方面表示,會繼續進行對811電池的研發工作,目前也在路試,但要放慢節奏。的確,作為國內新能源市場的領軍者,比亞迪不僅在銷量方面處于絕對領先地位,在電池安全方面多年來也是很少出問題。假如為了獲得短時間的市場競鋰離子電池爭力而將不可靠的產品投放市場,關于比亞迪而言絕對不是明智的選擇。更何況,全新的磷酸鐵鋰離子電池同樣具有很強的競爭力。
按照計劃,比亞迪將在2022年將旗下電池業務拆分并獨立上市,這關于比亞迪來說意義重大。不過,目前其811三元鋰離子電池何時落地尚無定論,其電池業務的拆分工作也還在進行中,關于其能否如期上市,目前來看還不太好說。
但新一代磷酸鐵鋰離子電池的推出,無疑讓比亞迪的電池業務底氣更足。有了它,比亞迪就無需僅僅押寶811,從而手中有了更多的底牌。雖然距離新一代磷酸鐵鋰離子電池推出還有大半年時間,但比亞迪無疑向外界釋放了強有力的信號。
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