热点新闻,娱乐资讯,人物访谈,乐享生活,科技信息
当前位置:
  • 主页 >
  • 科技信息 >
  • 正文

    争议不停的动力电池暗战,终究转变了什么?

    来源: 时间:2021-07-21 12:01 51

    分享至:

    作为新能源汽车的核心动力构成部分,电池的性能在很洪流平上决定了车辆的综合表示,其技术路线的争论一直存在。

    终究哪种电池更适合当前的纯电动车,仿佛一直没有一个定论。由于动力电池的性能优势差别,底子上来说,争议围绕的也是续航问题与安适系数。

    这样的电池性能剖析也导致用户在选择何种电池车型摇晃不定。在新能源汽车市场,电池安适与续航不能同时兼得,电池安适了就得牺牲部分续航,续航对劲了,就得牺牲部分安适,安适与续航不只是消费者采办电动车考虑的主要因素,也是关乎财富成长路线的核心要素。

    目前主流的技术路线是三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种方案,这两个派系都在各自的范围有着不成替代的优势,各具千秋,各人各有定见与不合。三元锂电池技术路线背儿女表着电动汽车的高续航里程,其在中高续航车型中遍及应用,磷酸铁锂电池技术路线代表着安适与整天性能更优,在中低续航车型中遍及应用。以宁德时代为首寻求更高的续航里程的派系选择了三元锂的标的目的,而比亚迪则以电池安适为主成为了磷酸铁锂的代言人。那么这两种技术路线到底有什么区分和各自的优势呢?

    三元锂 vs 磷酸铁锂:性能大比拼

    三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种电池的布局类似,都是由正极质料、负极质料、隔膜和电解液四部分构成,两者底子的区别从质料方面来看,紧张是正极质料的差别,此中三元锂电池正极质料为镍、钴、锰或镍、钴、铝三种质料的聚合物,磷酸铁锂电池正极质料为磷酸铁锂。

    三元锂电池指的是正极质料以镍、钴、锰(NCM)三种元素,负极质料以石墨,电解质以六氟磷酸锂为主的锂盐锂电池。目前紧张应用于电动车行业,是动力电池中的主流电池技术路线之一。磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极质料的锂离子电池,负极是石墨,电解质为六氟磷酸锂。

    谈论一个电池好欠好紧张的衡量标准紧张是从四个要素来看:能量密度、循环寿命、安适性以及本钱。能量密度分为单体能量密度和系统能量密度,单体能量密度指单位体积或单位质量所释放的能量,该参数是电动车续航能力的直接影响因素,我们讨论整车的能量性能用的是系统能量密度。

    循环寿命指的是经历一次充放电称为一个周期或一次循环,电池在重复充放电后,容量会垂垂下降,在必然的放电条件下,电池容量降至 80% 时,电池所经受的循环次数就是循环寿命。安适性也就是谈论电池的热掉控问题,当电池的热掉控达到必然的温度之后,就会呈现不成控的状况,导致电池内部的温度直线上升,可能会呈现燃烧或者爆炸的危险。

    总的来说,三元锂电池的紧张优势在于能量密度高,可以让汽车有更长的续航里程,解决了电动汽车的核心里程问题,但是广为诟病的是其安适性,其热掉控温度相较于磷酸铁锂电池来说较低,磷酸铁锂电池的热掉控温度在 500℃摆布,而三元锂电池在 300℃摆布,在热掉控温度区间,电解液会迅速燃烧,孕育产生自燃及爆炸的危害。三元锂电池汽车自燃变乱和召回事件频发,近来的一次新能源汽车大型召回事件也是因为电池安适的缘故。因为现代 Kona 汽车的一系列起火事件,在本年 2 月,现代汽车和 LG 化学斥资 9 亿美元全球召回 8.2 万辆车,改换其电池系统改进安适性能。

    而在电池安适方面,磷酸铁锂电池具有优势,在内部或外部受到伤害,电池也不燃烧、不爆炸,并且电池不含任何重金属与稀有金属,本钱较低,无污染绿色环保。固然磷酸铁锂电池也不是那么完美,紧张的错误谬误能量密度较三元锂电池来说偏低,而三元锂电池可以通过调解正极质料镍的比例担任升级其能量密度。

    除了能量密度以外,其抗低温能力也较差,在气温低于﹣10℃的低温条件下,磷酸铁锂电池衰减得非常快,颠末不到 100 次充放电循环,电池容量将下降到初始容量的 20%,极大地限制了北方低温天气的使用。而三元锂电池的低温性能优异,即使在﹣30℃条件下,仍可连结正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

    综上所述,三元锂电池因其能量密度高在中高续航车型中遍及应用,磷酸铁锂电池因其寿命更长、本钱更低,在中低续航车型中得到了广泛应用。目前大大都企业发力点还是集中在三元锂电池上,海内如宁德时代、中航锂电、亿纬锂能等动力电池企业均发力三元锂电池产品,国外松下、韩国 LG 化学、三星 SDI 等动力电池企业也多接纳三元锂电池的技术路线。

    动力电池款式新变,磷酸铁锂暗暗拔尖

    纵不雅观动力电池的成长路线,很有意思的是,你会发明这两种动力电池技术路线泛起的是往返交替的变革路径。从动力电池的成长历程来看,在三元锂电池风靡以前,消费端对付电动汽车的续航里程需求并没有那么高,再加上其本钱较三元锂电池来说较低,磷酸铁锂其实一直是动力电池紧张采纳的技术路线,不过后来因为三元锂电池能量密度性能以及消费端对续航能力的注重,市场风向转为三元锂电池。

    三十年河东,三十年河西,有幸的是我们又站在了技术与政策的转折点上。新能源的补助政策近年来垂垂退坡,国家对电池的补助越来越少,动力电池的价格也越来越直接影响电动汽车的本钱,在新能源汽车强调高质量、低本钱成长的配景下,磷酸铁锂电池和三元锂电池的成长款式又面临新的变革。补助倒霉的政策下,磷酸铁锂较三元锂电池的本钱优势显现,技术革新后的磷酸铁锂电池冲破其原有续航里程瓶颈,能够对劲 400km-600km 续航能力要求,鉴于电池性能的大幅优化与其原来的本钱优势,车企也在垂垂将磷酸铁锂电池作为新的选择,磷酸铁锂电池垂垂更受青睐。

    据中国汽车动力电池财富创新联盟最新颁布颁发的数据,2021 年 5 月,我国磷酸铁锂电池月产量初度赶过了三元锂电池。截至 2020 年年底,我国三元锂电池和磷酸铁锂电池的产量占比还分袂为 58.1% 和 41.4%。2021 年 1-5 月,我国磷酸铁锂电池累计产量占比已达 50.3%,赶过三元锂电池的 49.6%。

    我们可以看到磷酸铁锂的产量在上半年就已经赶过了三元锂电池的产量,虽然该数据是电池产量而不是市场占比或者是装机量的数据,但是其增幅的趋势也可以猜度,2021 年磷酸铁锂的装机量在概略率大将赶过三元锂电池。对付电动汽车来说,选择三元锂电池的技术路线也是顺其本钱和技术优势的最优解。

    从财富结构层面看,宁德时代、比亚迪、国轩高科等头部电池企业都在积极加码磷酸铁锂电池产能扶植,宁德时代和比亚迪推出的基于磷酸铁锂方案的 CTP 电池和刀片电池目前也获得了市场承认,各厂商正在积极扩充部署旗下磷酸铁锂电池产能,获取先发的竞争优势。

    路线之争解散无止期,创新蝶变在路上

    市场上动力电池的技术路线从时间跨度的层面来说,一直是你方唱罢我登场的摆布摇晃场所排场,目前是因为政策环境与技术革新产生了新的转变,磷酸铁锂电池打开了新的动力电池款式,拔得头筹。但是我们也知道任何排名里没有永远的第一,除了三元锂电池和磷酸铁锂电池性能拔尖外,还有一些动力电池的新技术与成长也有新的变革创新,值得存眷。谁也无法确定未来的主流趋势是什么,但是按照这些技术的创新点,也可以窥测个概略的成长样貌。

    固态电池是一种新兴技术,固态电池技术接纳锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,使用固体代替以往锂电池的电解液,除了可以制止电解质泄露、更好地控制体积,实现更密集地存储能量,还可以兼作电池的隔膜,减少火灾、爆炸的危险。固态电池循环寿命长,目前研发的预期寿命是 15000-20000 次,远高于三元锂电池 1200 次和磷酸铁锂电池的 2000 次。所有的性能参数目前都是在尝试室的成果,还没有真正进行量产商用,紧张的原因就是其出产工艺庞大,本钱较高。因为其性能的优势,目前的各大厂商也都积极规划固态电池研发的部署。

    除了正在研究中的固态电池以外,一种介于液态和固体之间的电池-果冻电池也渐入视野,这是一种基于无钴正极质料和电解液质料的质料打造的凝胶电池,由电池制造商蜂巢能源研发,这种凝胶型电解质可以与电极质料的外貌更好的贴合,具有自愈、阻燃等特点,能在不降低电性能的同时克制热扩散。果冻电池可以说是液态电池向固态电池成长的一个过渡。

    市面上动力电池的新产品还有四元锂电池,它是斧正极接纳镍、钴、锰、铝四种金属质料的电池,四元锂电池是升级版本的三元锂电池,镍的含量增高,多插手的铝元素,降低了其他高价值金属元素的含量,实现了高能量密度、高不变性、低本钱难以同时实现的特性,目前是由韩国 LG 化学电池厂商进行研发,据悉最快本年内即可量产并装车使用。对付动力电池产品而言,其量产将会掀起一股技术路线升级的浪潮。

    除了在质料方面进行创新,布局方面的创新也有新的看点,2020 年 3 月底,比亚迪正式推出了“刀片电池”。通过布局创新,省去模组,增大电芯长度,提高体积操作率,不只对劲电池不变性和安适性能的需求,也有效提升续航里程。在接纳磷酸铁锂电芯的前提下,刀片电池布局将磷酸铁锂电池的容量(续航)程度拔高到了和三元锂电池的同一程度线。未来,比亚迪传布鼓吹旗下全系电动车型将周全搭载刀片电池,目前正在积极扩充产能。

    总体而言,新技术紧张围绕质料和布局创新,质料方面,围绕去钴、高镍,添加硅等方法,电解质朝着固态路线成长,布局上朝着去模组化的 CTP 和 CTC 路线(即核心省去电池模组、打包过程,将电芯直接集成到汽车底盘上,实现更高水平集成化)成长。

    无论是哪种技术成长标的目的,其目的都是强化电池性能与安适,我们知道尝试室的产品与正式落地后产品性能还有较大的差距,这中央需要不停平衡能量、寿命、本钱、安适等彼此矛盾的性能指标。虽然此刻的技术路线之争是磷酸铁锂取得了优势,可见的未来里,磷酸铁锂电池在电动汽车上会有更多的装机量,但是我们也发明,动力电池的技术一直在革新变革,新的产品如固体电池、果冻电池、纳离子电池等也在乱花渐欲迷人眼,说不定哪天技术成长到打破了本钱和里程现有的记录,新的电池技术路线让电动车行业从头洗牌,对付用户来说也带来更安适和便捷的体验。

    时间维度拉长去看,愈演愈烈的技术革新让电池路线之争解散仿佛没有终点,对付行业来说,动力电池连续的进化带来的是更安适更高效的体验,这也会引领新能源汽车技术与产品的厘革,为用户提供更多选择。