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6up动力电池之争反转 磷酸铁锂电池回归主流



  近日工信部发布的第331批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中,进行申报的新能源汽车共有306款(包括乘用车、客车以及专用车),其中采用磷酸铁锂电池的车辆占到了78%。磷酸铁锂电池的成本优势使其在公共交通领域广泛应用,不过从新能源乘用车看,本次公告中搭载磷酸铁锂电池的车型有比亚迪汉、北汽EU5、上汽荣威Ei5等,占比也达到了将近30%,这也意味着磷酸铁锂电池正在悄然回归新能源乘用车领域,而近日比亚迪磷酸铁锂“刀片电池”的发布,更成为磷酸铁锂电池回归主流的加速器。

  在动力电池领域一直都有磷酸铁锂与三元锂的技术路线之争。早期磷酸铁锂电池因能量密度不如三元锂,同等体积下续航短,在政策补贴倾向于以续航长短决定补贴多少的规则下,磷酸铁锂电池败下阵来。连磷酸铁锂电池起家的比亚迪,也不得不转向三元锂电池的研发、生产和新车搭载。

  随着中国电动汽车的迅速发展,众多乘用车企业生产的电动车均采用了三元锂电池,三元锂电池的需求量也在逐渐增加,甚至出现高品质的三元锂电池供不应求的现象。相关数据显示,2018年中国锂离子电池市场产量同比增长26.71%,达102.00GWh,中国在全球产量占比达54.03%,目前已经成为全球最大的锂离子电池制造国。有机构预测,未来几年,中国锂离子电池市场整体趋势向好,预计2020年中国锂离子电池市场产量将达205.33GWh。

  相比三元锂电池的红火,磷酸铁锂电池只能在公共交通或者专用车领域找到市场。而近日比亚迪“刀片电池”的面世,或将扭转磷酸铁锂电池的处境。

  实际上,相比三元锂电池,磷酸铁锂电池有独特的优势,比如热稳定性更强,不易出现三元锂电池自燃或者发生碰撞爆燃的情况;循环寿命更长,磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,但三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次。更重要的是,磷酸铁锂电池更具成本优势,磷酸铁锂电池来说,其不含钴等贵重元素,原料为资源含量丰富的磷、铁,所以成本更容易控制。以宁德时代为例,其磷酸铁锂电池系统成本为0.8元/Wh,而三元锂电池系统成本则为1-1.2元/Wh。

  不过,磷酸铁锂电池也有自己的弱势,除了能力密度不如三元锂之外,低温性能也不如三元锂。三元锂在-20℃条件下可保持正常电池容量的约70%-80%,磷酸铁锂电池在-20℃条件下只能保持正常电池容量的约50%-60%,这使得其在北方冬天掉电更快。

  不过,一些电池生产厂家一直没有放弃对磷酸铁锂电池的研究。比亚迪经过多年的技术攻关,发布的“刀片电池”在很大程度上弥补了磷酸铁锂电池的弱势。刀片电池的电芯被设计成了又长又薄的形状,形似“刀片”,在制作电池包的时候,将几十甚至上百个“刀片”密集排列在一起,直接固定在电池包内。

  这使得刀片电池包内部的空间利用率比三元锂的块状电池包的空间利用率提高了50%。这样一来,即便磷酸铁锂刀片电池的能量密度低于三元锂电池,更多的装载空间也可以使其带电量与同等大小三元锂电池包接近。以首款搭载刀片电池的汉EV为例,其带电量可做到接近79kWh,工况续航里程可达到605公里,超过很多采用三元锂电池的车型。

  而在业内人士特别关注的刀片电池的低温性能上,比亚迪也给出了低温解决方案:电池正负极使用了包碳工艺处理,6up以应对低温环境问题。另外,比亚迪在唐EV等车型上,已经应用了第三代电池智能温控管理系统,具备低温加热功能。目前,还没有确切资料来判定刀片电池的低温性能,但比亚迪可以在材料改善、温控系统方面加以提升。

  实际上,除了比亚迪,宁德时代、国轩高科等电池生产企业也在研究磷酸铁锂电池方面取得了成果。去年,国轩高科研发的圆柱型磷酸铁锂电池装配在江淮iEV7L上。这款电池的单体能量密度达到190Wh/kg,成组后的电池系统能量密度为140.24Wh/kg,与刀片电池处于同一水平线。同时,宁德时代将CPT技术应用于磷酸铁锂电池上,同样解决了续航问题。此前曝光的消息显示,未来国产特斯拉车型或将搭载宁德时代磷酸铁锂电池。

  一个大趋势是,随着技术的发展,磷酸铁锂电池将更广泛的用于乘用车上。据比亚迪透露,目前已经有多家汽车公司与其签署了合作意向。不过,三元锂电池也不会退出新能源汽车领域,毕竟从目前情况看,其还是车企的重要选择。而从目前三元锂电池的产能布局看,目前我国长三角、珠三角、京津冀等动力电池产业集聚地,总产能达到全球的50%以上。随着磷酸铁锂电池技术壁垒被攻破,未来,在很长的一段时间内,三元锂与磷酸铁锂电池很可能出现二分天下的局面。