磷酸铁锂电池需要锂吗 “811”都已经在路上了,为何比亚迪还不放弃磷酸铁锂电池?

小编 2024-10-10 锂离子电池 23 0

“811”都已经在路上了,为何比亚迪还不放弃磷酸铁锂电池?

传统燃油车有“三大件”——发动机、变速箱、底盘。而对于新能源车来说,“三电”(电池、电机、电控)技术的重要程度堪比“三大件”之于传统燃油车。而动力电池作为电动车的核心部件,其重要性同样不言而喻。

实际上,车用动力电池也分许多类别。最早,动力电池按照正极材料可分为钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰和镍钴铝等几大类。而从综合性能来看,磷酸铁锂和三元锂(包括镍钴锰和镍钴铝)最符合电动车的使用要求。

作为国内新能源领域最具代表性的车企,比亚迪掌握着完善的“三电”技术。在电池技术上,比亚迪前些年始终坚持磷酸铁锂路线,并且技术已经十分成熟。近两年由于补贴政策的变化,使得其不得不跟随市场趋势,相当于“半路出家”进行三元锂电池的研发,不过如今也做到了“后来居上”,其“811”电池研发已经取得一定的进展。

然而,近日比亚迪在其业绩交流会上表示,将于明年5-6月份推出全新一代铁锂电池。消息一出,立即引起外界广泛关注。在三元锂电池成为绝对主流的今天,比亚迪重拾磷酸铁锂寓意何为呢?难道是“技术倒退”的表现吗?

续航并非磷酸铁锂电池的“天赋”

实际上,相比三元锂电池,磷酸铁锂电池安全性更高、循环使用寿命更长、成本也更低,但能量密度的提升空间较小。而根据我国的新能源补贴政策,电池能量密度又是获得多少补贴的重要因素。另外,在电池能量密度受限的情况下,车辆的续航也就失去了竞争力。所以,比亚迪才宁愿“忍痛割爱”暂时把磷酸铁锂电池放在一边,以更高的制造成本去生产三元锂电池。

但如果能够解决磷酸铁锂电池能量密度低的短板,所有问题不就迎刃而解了吗?理论上是这样没错,但难度却相当大。

那么锂电池的能量密度由什么决定呢?通常来讲,锂电池有4个核心部分:正极、负极、电解质和膈膜。其中,正负极是发生化学反应的地方,可谓重中之重。

现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨的理论容量为372mAh/g,磷酸铁锂电池和三元锂电池在负极材料上大体相同。但在正极材料上,磷酸铁锂的理论容量只有160mAh/g,而镍钴锰则高达200mAh/g。此外,生产工艺水平如压实密度、箔材厚度等,也会影响能量密度。但整体来看,正极材料的性能差异才是决定性因素。

然而,比亚迪则通过多年不懈的努力,即使在三元锂电池成为主流的今天也持续着磷酸铁锂电池的研发,最终成功突破技术壁垒。据悉,比亚迪新一代磷酸铁锂电池能量密度可达到180Wh/kg,相比此前提升大约9%,这一数据已经不弱于“811”三元锂电池。

提高能量密度不只为补贴

根据2019年最新的新能源补贴政策,在不考虑续航里程等因素的前提下,只要电池能量密度方只要达到160Wh/kg及以上,就可获得1倍补贴,而1倍补贴也是最高额度。照此来看,其实比亚迪此前就可以达到能量密度的最高标准,即获得全额补贴。那么研发全新一代磷酸铁锂电池的真正意义在哪呢?

电池能量密度,其实可以从两个维度来定义。一是单位重量内的能量密度,也就是工信部所采用的维度,直接关系到能获得多少补贴,也在一定程度上影响着车辆的续航。而另一个,是单位体积内的能量密度,这个维度不在工信部的评判标准内,但会直接影响到车辆的续航能力,而续航能力又决定了补贴额度和市场竞争力。

而磷酸铁锂电池所谓的能量密度低,主要是按照体积维度来说的。据悉,比亚迪全新一代磷酸铁锂电池的能量密度(体积维度)将提升50%。那么也就意味着,相同的车型,比亚迪未来可将车辆的电池容积提高50%,虽然可能也会带来重量增加的影响,但最终实际的续航表现一定是大幅提升的。

那么在攻克最大短板后,磷酸铁锂电池的优势就突显出来了,首先就是安全性。近年来电动车安全事故频发,绝大部分是由于电池起火造成的。为了提升续航里程,如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池,“622”型号如今已经十分常见,甚至“811”也已经在量产车型中搭载,也就是说维持电池稳定性的钴锰成分只占到20%,在续航里程提高的同时,电池安全性却成了一大隐患。

相比之下,磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上,三元锂电池则低于300度,一些高镍三元锂电池热失控温度甚至低于200度,这会增加车辆高速行驶及快速充电过程中自燃的风险。

另外在使用寿命方面,磷酸铁锂电池充放电循环次数大约3500次后容量才开始衰减,而三元锂电池在进行2000次充放电循环后就会出现衰退,存在明显差距。据悉,比亚迪新一代磷酸铁锂电池的寿命达到8年120万公里。

最后就是成本。由于磷酸铁锂电池无需贵重金属材料,所以比较容易控制生产成本。而且,比亚迪新一代磷酸铁锂电池成本进一步降低30%,可在一定程度上缓解补贴退坡带来的压力。

但三元锂电池来看,无论是镍钴锰还是镍钴铝,都需要钴金属作为原材料,但其70%储量在非洲刚果金,价格十分昂贵。而高镍三元锂电池的诞生,一方面是由于激烈的市场竞争,另一方面也跟钴技术成本过高有关。

不过,即使突破了能量密度低这个技术瓶颈,磷酸铁锂电池也并非十全十美。例如在抗低温方面,三元锂电池低温使用下限值为零下30度,磷酸铁锂电池低温下限值只有零下20度。那么如果在寒冷的北方地区,磷酸铁锂电池的性能下降会更明显。但恰恰北京又是全国纯电动车的主力消费地区,就算比亚迪在南方不愁卖,未来其动力电池将对外供应,如果失去北方市场,那么其在与宁德时代等对手的竞争中将相对被动,也不利于其动力电池业务独立上市计划的推进。

不放弃三元锂,“811”在路上

那么在未来推出新一代磷酸铁锂电池后,比亚迪会彻底放弃三元锂电池吗?毕竟目前比亚迪也已经展开了“811”电池的研发工作,如果完全放弃三元锂电池岂不是前功尽弃了?

对此,比亚迪方面表示,会继续进行对“811”电池的研发工作,目前也在路试,但要“放慢节奏”。的确,作为国内新能源市场的领军者,比亚迪不仅在销量方面处于绝对领先地位,在电池安全方面多年来也是很少出问题。如果为了获得短期的市场竞争力而将不可靠的产品投放市场,对于比亚迪而言绝对不是明智的选择。更何况,全新的磷酸铁锂电池同样具有很强的竞争力。

按照计划,比亚迪将在2022年将旗下电池业务拆分并独立上市,这对于比亚迪来说意义重大。不过,目前其“811”三元锂电池何时落地尚无定论,其电池业务的拆分工作也还在进行中,对于其能否如期上市,目前来看还不太好说。

但新一代磷酸铁锂电池的推出,无疑让比亚迪的电池业务底气更足。有了它,比亚迪就无需仅仅“押宝”811,从而手中有了更多的底牌。虽然距离新一代磷酸铁锂电池推出还有大半年时间,但比亚迪无疑向外界释放了强有力的信号。而关于比亚迪在动力电池上的最新动作,汽车头条App也将持续关注。

内行人支招,买新能源车,选磷酸铁锂还是三元锂电池?

消费升级背景下,大家买车追求的东西也越来越细致,比如以前买车只求大空间,实用性,现在买车愈发看重智能科技配置,包括L2系统、AR-HUD系统等,时下新能源时代,续航和电池安全性等方面都是大家的关注点,甚至越来越多购车消费者开始注重车辆的电池种类,一辆车是磷酸铁锂电池,还是三元锂电池,很多时候直接成为购车的关键决定因素,今天喵哥就来跟大家说一说,买车究竟是选磷酸铁锂电池,还是三元锂电池。

两种电池如何区分?

我们先来看看磷酸铁锂电池和三元锂电池是如何区分的,其中磷酸铁锂电池是指正极材料以磷酸亚铁锂为材料的电池,这类电池在热稳定性、安全系数、生产成本等方面有着不错的表现,所以在新能源车行业起步阶段,磷酸铁锂电池成为了很多厂家首选的电池。

不过磷酸铁锂电池的缺点也很明显,尤其是能量密度,太受限制。据悉,磷酸铁锂电池单体的能量密度通常在90-120Wh/kg之间,跟三元锂电池的200Wh/kg有很大的差距。而电池能量密度越高,意味着车辆的续航越长,所以前一两年整个新能源车市场在追求长续航的背景下,磷酸铁锂电池的市场热度不断下降,磷酸铁锂电池和三元锂电池的装车量逐年下降。

乘联会有数据统计,2015年左右磷酸铁锂电池的装车量占比有41%,三元锂电池装车量占比是58%。而到了2018年,前者装车量占比为11%,后者则是89%,可以说,早前新能源车市场基本是三元锂电池的天下。

三元锂电池装车量能赶超磷酸铁锂电池,原因不只是因为能量密度更高,还有更好的低温适应性,在低温环境下能更有效地保住电量,同时充放电性能也更强,电池一致性更好等等,所以之前在磷酸铁锂电池性能普遍较低的情况下,三元锂电池几乎是唯一的选择。而三元锂电池的性能更优越,主要与其原材料有关,正极材料是锰酸镍钴锂或铝酸镍钴锂。

三元锂电池的优点显而易见,但是不代表它没有缺点,比如热稳定性差,三元锂电池正极材料的分解温度在200℃左右,而磷酸铁锂电池的分解温度是700℃,这也在一定程度上说明,如果电池遇到高温,三元锂电池更容易起火,磷酸铁锂电池有着更好的稳定性。

此外,三元锂电池的循环寿命也更短,只有1000次左右,而磷酸铁锂电池的寿命是2000次以上,所有磷酸铁锂电池更耐用,在此基础上,三元锂电池的生产成本也更高,间接提升了车辆的市场售价。

看到这里,相信你也总结出一个规律,磷酸铁锂电池和三元锂电池是各有各的优势,两者都不完美,但是两者都有可取之处。

哪个最好?

磷酸铁锂电池与三元锂电池哪个更好,喵哥认为还是让市场来说了算。根据数据统计,2022年三元锂电池的累计销量有193.5GWh,同比增加143.2%,在电池总销量中占比达到41.6%。而磷酸铁锂电池的累计销量有271.0GWh,同比增长155.7%,占总销量58.2%。

另外在今年1-4月份,三元锂电池装车量是28.9GWh,同比增长12.3%,占总装车量31.7%,而磷酸铁锂电池装车量是62.0GWh,同比增长60.2%,占总装车量68.2%。

通过这些数据可以看出,磷酸铁锂电池在市场上越来越受欢迎,装车量稳步上升。而磷酸铁锂电池市场热度超越三元锂电池的原因,有多个方面的影响。

首先,今年国补已经永久退出历史舞台,加之材料价格上升,车企需要想办法降低造车成本,而磷酸铁锂电池显然更具优势。而关于三元锂电池和磷酸铁锂电池的生产成本,去年也有数据统计,容量为60kWh的电池,三元锂电池的成本是4.8万元,磷酸铁锂电池的成本是3.6万元,两者之间差距就是1.2万元,并且这价格差还会随着环境影响有所波动。

然后是磷酸铁锂电池技术在不断进步,比如采用比亚迪刀片电池、CTP封装技术等,使得电池的能量密度在不断提升。与此同时,得益于电池封装工艺的改进,电池的单位体积利用率也更高,能量密度带来的单位电池成本会有所下降,也就是说,现在磷酸铁锂电池在技术不断提升的同时,生产成本也在不断降低,所以从性价比来看,磷酸铁锂电池显然更适合市场需求。

也因为磷酸铁锂电池更具性价比,近两年越来越多主流车企的车型开始换成了铁锂电池,比如比亚迪搭载刀片电池的车型、小鹏G3i、P5,以及特斯拉Model3和Model Y等车型都推出了铁锂版本。不过这些铁锂版本更多是车系的低配版本,高配版本仍然主要用三元锂电池。

结语:

凡事都是一把双刃剑,新能源车的动力电池也不例外,磷酸铁锂电池和三元锂电池没有绝对的好坏,只有适不适合。如今随着磷酸铁锂电池的性价比越来越高,在市场上的受欢迎度也在不断上升,装车量不断在升高。不过对于定位更高端的车型来说,因为需要更强的性能,更顶尖的续航里程,所以它们仍在采用三元锂电池。

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