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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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; c* _, f* C3 r ^$ H1 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。9 z) m6 w) J! o0 s/ h3 N
三元锂与磷酸铁锂电池的博弈
, z- w) ^9 \& Q; Y( l) ]9 f 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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; O- Q# ], `- D/ D* ^9 Z, T( A 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。* C5 O& w5 i0 H: l) I* n1 w
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。
" }* p4 u& U% u9 f2 c: b A9 n 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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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。1 d5 d: j7 X3 h" `. ^9 b+ A, X! z7 P
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%。& M0 p- J, g( r' b0 M% r2 Y5 ~' G
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。
2 z! r: X0 P0 v; }0 ^ 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。# G" L7 T0 ?6 m( V5 K7 J! a; B2 b
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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。
3 d# G4 Q) c4 I+ k S/ S 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。* X- Y5 ~; \3 R( Q( c1 F
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。+ k: ?3 e5 b7 B) b
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。9 H( k# i6 r: d# T |9 a
来一剂锰药: Q" t- J+ m3 u4 f
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。2 b; t; D% |4 k0 G* M; s" Y
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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”。0 T& ?( y; O/ Q( V# C6 C
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。4 |6 p0 W, l }5 H/ q9 _% V& L. G6 s; F( L
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。 v- c v) V) @
, A+ c+ Y. R8 P# Q* d) Q+ ` 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。
/ F% H2 s& p. r+ F! q9 I' c! t: B 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。; V, w3 a3 G! J; M
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%。
9 K9 J, q$ _/ j+ S" r! Q 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。
( i% ]; ~9 \. S% \, A; D; E, {4 f 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。
+ I* F" B9 s5 ?5 d6 k 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。
; ]( \* O' e# x- J5 j 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。# Z9 Z7 x$ `6 e( n8 E; ~3 a
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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。
* V5 ^& X) v: C) i7 j9 w9 ~$ A 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。
7 E' {# O/ O- }# s0 ?; A4 U: [ 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。. G4 @0 m1 b8 e
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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