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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。
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0 J9 F! O) n5 [- d9 G' |+ n; `' ] 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。, x; H1 I( R2 d! N' j6 o+ w X
三元锂与磷酸铁锂电池的博弈
5 B7 b( t8 E I 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。8 E6 w _' |% ^) ^( N5 `' i% h3 L
+ \6 \) K' L& M1 X9 D. \/ q 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。
5 Q+ N7 u# Q1 | 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。- w5 v$ I7 ?, q' f) Q6 x
因此,在2015年之前,磷酸铁锂电池的市场份额达到了70%。3 b+ u* z6 v- g
3 ?3 q* S, m2 l 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。+ \' ]! |+ u, ^1 }; l: F
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%。
{& U$ _/ o0 y# U2 E 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。8 y; s5 z$ u" y
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。 s+ h2 _7 q- I3 i6 Y0 V! i: H# o
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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。
. w# C2 a& v. } 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。. X8 }' e( ?; W% g
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。
! e1 W( V+ y0 U9 B/ }$ v: Y0 I& D0 ] 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。% ?: c0 @$ b' T8 f. R: r+ F
来一剂锰药" b6 f6 z/ u- j- J
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。
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- _! \2 B; Y8 N, ^' L. B8 V 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”。. H8 x. l, v$ R7 a1 G
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 T% I; C2 w4 E. \; s
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。
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( q- ~) X- ~9 B) ]( ?* @9 Y 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。& z8 K: i9 M" X
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。5 {& i+ x0 e H$ 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%。: }; i( p( {/ T4 q t/ k ]& H' h
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。9 l) t* a: ~% S
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。
3 d; n7 T5 g' _- 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。
4 x1 W1 u) R8 @. a& |' ^3 n* \$ J* P 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。% {* G: X% T! Z9 g! x
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之所以到今天,才开始准备大面积应用,主要有两个问题。
+ y5 [2 d" ~* l" U 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。 t4 K7 \4 G2 [) |8 L, C- N8 m+ s
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。( e B8 m/ o! [, b, z9 N2 ~$ t2 I4 n
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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