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如果您关注新能源车,肯定或多或少听说过三元锂电池、磷酸铁锂电池,但到底谁好可能还真不是一句两句就能说清楚的。如果想下定论,可能真的需要具体年份具体分析。5 R' V6 q- V4 g+ ?+ l
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不过,最近随着锰元素的加入,似乎磷酸铁锂电池又找到了一剂“猛药”,即便不靠刀片技术,没有CTC、CTB的技术加持,也能与三元锂电池达到持平的水准。更重要的是,它仍然不需要镍和钴这两个身价傲娇的元素。. @9 K% k2 f- v5 Y9 @, `
三元锂与磷酸铁锂电池的博弈
% @5 `4 s Q( x9 S 对于各家车企来说,动力电池的选择,需要围绕着成本、能量密度、安全这三个主要性能方向,同时还要兼顾低温性能、循环寿命与快充速度。
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3 P$ ?2 p( y2 T% t. F& ^ 在电动车进入私人领域的伊始,磷酸铁锂凭借较低的成本、较好的安全性,一度成为各家车企的首选。( {) V; W5 ~( Q: G
当然,除了这些表象之外,当年BMS电池管理系统的不完善,也是三元锂电池不能成为主流选择的核心因素。
4 Q& S/ ^' j1 ], M1 y6 k 因此,在2015年之前,磷酸铁锂电池的市场份额达到了70%。
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+ m$ d7 @% o$ b2 w6 f' q; E 但好景不长,在2016年公布的新能源补贴政策中,电池能量密度成为了“考核标准”,能量密度越高,补贴给的就越高,并且还设置了能量密度的最低门槛。, |) E2 `0 @: t8 R. `
然后,磷酸铁锂电池就不再符合“真香定律”,但转折似乎就在一夜间,三元锂电池的市场占比一下就激增到67%。
. ?, [! p$ W% X! N 转变有多彻底?那时所有买车的人,都会问一句这车用的是什么电池?如果是磷酸铁锂,那就不好意思。如果是三元锂电池,咱再继续聊。+ N/ v0 V4 s% T, s& [; i8 R# n
即便是靠磷酸铁锂打开市场的比亚迪,也转战至三元锂电池的阵营。5 s8 B6 z! v3 w# B; S
% H( I; c( b) S8 a3 v. n" z 直至2019年,事情迎来了新的转机。一方面是补贴退坡,另一方面是比亚迪推出了刀片电池技术。: Z4 ?# k/ {7 M/ ?0 ]- F" D! S# K$ `
简明扼要的说,就是政策补贴减少了50%,车企可以得到的少了很多。磷酸铁锂成本低的优势,又成了香饽饽。
5 t0 p1 L4 Z: ]7 ? 因此,比亚迪适时的推出了刀片电池技术,其实就是通过改变电芯形状,优化动力电池内部的布局空间。按照大家都懂得意思,其实就是减少了动力电池内部的公摊面积,您的得房率不就高了。
4 O* Q. ?; J0 V& H) U: D 不过,这个技术,其实是治标不治本,磷酸铁锂电池在材料方面的落后,并没有得到解决。
6 {7 E, q/ H9 j P V/ x5 r 来一剂锰药
6 W& M* v) P+ b 不管是刀片电池、CTC、CTB,各家车企现在推出的电池升级技术,本质上都是优化电池内部的布局空间,通过增加电芯单体的数量,提升整个电池包的能量密度。9 z7 M1 l/ o0 y, H! ], e, D, I1 l
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如今随着锰元素的加入,磷酸铁锂电池似乎一下找到了突破瓶颈的“兴奋剂”。( w. Y; e( S/ V4 Y) X, G4 b0 E$ n, D4 ?/ T
从晶格结构层面来看,磷酸铁锂电池是典型的橄榄石结构,您需要记住的就一点,它结构稳定且安全,循环寿命好且不容易发生热失控。5 [/ u. q7 J. a7 H% t, r S2 ~+ H
唯一的缺点是,留给锂离子移动的空间比较小,这也是为什么磷酸铁锂能量密度低的核心原因。. q: H A) g8 R4 L
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其实发现问题之后,就比较好解决了。在元素周期表上,铁元素与锰元素是紧挨着的“邻居”,化学特性也比较相似,但是锰元素的电压平台比较高。
- C+ R6 H& @, X$ E' g 在磷酸铁锂电池内,掺入一定比例的锰元素,就提升电芯的电压平台。
/ a' B; z/ ^* k, q/ I. j& i) m0 V N 提升电压能带来什么?能量=电压*容量,容量不变的前提下,提升电压能量密度可以提升20%。
7 S/ \* n# E2 u' K 掺入锰元素之后的磷酸锰铁电池,电池单体能量密度基本上可以追上5字开头的三元锂电池。
4 q4 D1 u5 q7 ~- l& e 虽然暂时还没有特别大的突破,但磷酸锰铁电池的体内可没有镍和钴元素,成本一下就下来了。
- @/ {9 A" r4 F3 T' u+ I6 p 再配合上电池整包的优化布局技术,磷酸锰铁电池就是最符合“真香定律”的香饽饽。! |8 c( p! j% R/ z
锰元素这么好的东西,为什么才被发现?其实早在2015年,比亚迪e6就用过磷酸锰铁电池。# @. H: @. F; z# t4 L
, d+ v8 ?; h! w T2 ~+ P 之所以到今天,才开始准备大面积应用,主要有两个问题。
& h9 A2 r1 k' `$ V7 z 第一,生产技术。虽然只是加入了锰元素,但电池正极的配料比例需要重新调整,原有的生产线也需要全面升级。
. s% H5 ~7 M+ E q5 X8 Z 第二,材料特性。铁锂是半导体,锰铁锂是绝缘体,导电率很低,这个问题就需要更高的电池包覆工艺来解决。
7 J( t! j0 L9 _2 D' v 这也就是为什么现在很多电池厂家,都在表明需要调整产线,有足够的技术储备的核心原因。 |
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