比亞迪/特斯拉/小鵬相繼入夥,磷酸鐵鋰電池陣營日益壯大

[愛卡汽車 新能源頻道原創]

電池是電動汽車的核心部件,也是制約電動汽車發展的最大瓶頸。目前電動汽車所採用的動力電池絕大多數都是鋰電池,僅有一部分低速電動汽車採用了鉛酸電池。鋰電池由斯坦利·威廷漢發明,經約翰·B·古迪納夫完善,吉野彰則解決了批次生產的問題,這三位科學家的研究共同促成了實用化鋰電池的誕生,他們也因此在2019年共同獲得了諾貝爾化學獎。

比亞迪/特斯拉/小鵬相繼入夥,磷酸鐵鋰電池陣營日益壯大
比亞迪/特斯拉/小鵬相繼入夥,磷酸鐵鋰電池陣營日益壯大

2019年的諾貝爾化學獎頒發給了三位在鋰電池研發中做出了突出貢獻的三位科學家。

鋰電池是一個大的分類,電動汽車上採用的鋰電池是以鋰離子化合物作為正極材料的鋰離子電池,比如磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池等等。每一種鋰電池都具備自己的特性:磷酸鐵鋰電池迴圈壽命長、安全效能好,但是能量密度低、低溫效能差;三元鋰電池能量密度高、低溫效能好,但是安全效能一般;錳酸鋰電池成本低、安全效能好,但是壽命比較短。鋰電池的研發工作中很重要的一部分就是尋找更高效、更安全的正極材料,但是科學家暫時還沒有發現比較完美的鋰電池,車企和電池廠只能綜合評估做出取捨。

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這麼多年以來,電池的結構基本保持一致,但是材料有了很大的變化。不同的材料賦予了電池不同的特性。

在前幾年,三元鋰電池佔據了絕對的主流。當時的新能源補貼與電池包的能量密度掛鉤,三元鋰電池能量密度較高,能夠獲得更多補貼。在政策的驅動下,三元鋰電池很快佔據了市場,就連一直深耕磷酸鐵鋰電池技術的比亞迪也不得不全面換裝三元鋰電池。

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在排名靠前的車型當中,五菱宏光MINIEV、特斯拉Model 3、比亞迪漢EV等車型都開始搭載磷酸鐵鋰電池。

不過,從去年開始形勢又出現了變化,採用磷酸鐵鋰電池的新車逐漸多了起來。比亞迪、上汽、北汽新能源、五菱宏光等國內主要的新能源廠商都開始採用磷酸鐵鋰電池,甚至特斯拉也推出了磷酸鐵鋰電池版的Model 3。造成這個變化的原因有三點:

一、電動汽車自燃事故頻發,其中絕大部分出事的車輛都採用了三元鋰電池,而去年的幾次針刺試驗非常直觀地說明了磷酸鐵鋰電池的安全性強於三元鋰電池。隨著新車續航里程的提升,安全效能已經取代里程焦慮成為了消費者在購買電動汽車時最大的痛點。

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和磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的安全性要稍差一些。

二、新能源補貼政策不再引導車企使用高能量密度的電池,同時補貼額度也大幅降低。從成本的角度來看,磷酸鐵鋰電池更加便宜。在續航滿足要求的前提下,採用磷酸鐵鋰電池能降低售價、拉低門檻。特斯拉Model 3、小鵬P7都是給入門款車型配備了磷酸鐵鋰電池。

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三元鋰電池的正極材料包括鎳、鈷、錳,其中鈷的價格非常高。為了降低成本,特斯拉和蜂巢能源等廠商都在研發無鈷電池。

三、隨著CTP技術的發展成熟,磷酸鐵鋰電池的能量密度短板能夠得到有效的彌補,可以滿足新款電動汽車的效能需求。以往的電池都是電芯組成電池模組,再由電池模組組成電池包。CTP(即Cell to Pack)技術跳過了電池模組這一步,直接由電芯直接組成電池包,省去了很多外殼、結構件、連線件的重量,從而提升了電池包的能量密度。比亞迪的刀片電池就是一種CTP電池,而小鵬P7的磷酸鐵鋰電池包也採用了寧德時代的CTP技術。

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小鵬最新推出的磷酸鐵鋰版P7車型採用了寧德時代的CTP技術,有效提升了電池組的能量密度。

未來磷酸鐵鋰電池是否會完全取代三元鋰電池?我想這是不可能的。目前的磷酸鐵鋰電池可以滿足500km級別的續航需求,但是高階車型的續航里程將會達到800-1000km,只有高能量密度的三元鋰電池才能夠支援。三元鋰電池的安全問題比較難解決,但是並非不能解決,幾家電池大廠完全有能力生產出既安全又高能的三元鋰電池,只是成本會比較高。所以在未來幾年,中低端車型當中磷酸鐵鋰電池的比例會增加,高階車型主要還是會採用三元鋰電池。

對於普通消費者來說三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池應該怎麼選?我只能說它們都不是完美的選擇,但也都能讓你放心使用。我們不必對三元鋰電池的安全性過於擔心,大廠的電池質量還是有保障的,電動汽車自燃的機率比燃油車還低;我們也不對磷酸鐵鋰電池的冬季續航感到焦慮,在我們的實測中,採用磷酸鐵鋰電池的比亞迪漢EV是表現最好的車型之一。在接下來幾年的市場上,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池將長期共存,這種共存的情況應該會一直持續到固態電池、鋰硫電池等新技術發展成熟之後。

編輯點評:在規模化的應用場景中,技術的先進性永遠不會是成敗的關鍵。在滿足使用需求的前提下,成本的高低才是決定性的因素。CTP技術/刀片電池技術有效提升了磷酸鐵鋰電池的能量密度,讓它有了與三元鋰電池一戰之力,也為消費者提供了更多的選擇。

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