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磷酸锰铁锂电池即将上线,到底“猛不猛”?

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发表于 2022-12-13 18:30:40 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 江苏苏州
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。
* @" j# y# j2 N9 @+ P- @                        # Y0 b9 _' _- i! Q
            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。4 y4 B% d# B) \; W$ v, A6 `9 k
            三元锂与磷酸铁锂电池的博弈, o1 f! Z- a0 R+ p/ i7 O
            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。$ F/ a% Q1 ]' Y
                        * W2 A( t5 O" i. b
            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。
& t0 [9 ?7 q" F$ n+ z4 B. [7 r1 A            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。
  s, t* k3 U" v1 L6 c+ S            因此,在2015年之前,磷酸铁锂电池的市场份额达到了70%。
9 I, S) L8 i. _& n( F6 R                        + H2 c2 ^) F0 L3 T
            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。
( m# _/ y5 i6 m3 {$ Z& M            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%。
1 B! D: O0 G7 ]0 V6 A            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 ?; M4 A5 M; b. N% R
            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。" ]% }2 P2 t* n
                        
$ r& R7 G+ y6 n" i) [. N- B            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。
# l" z" S/ _# e# {+ a            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。, n, S9 t! O; O* Q
            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。
3 R7 g: z1 X4 X            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。
% D5 l' j# _: G! I            来一剂锰药! o# e& y( K; N$ E
            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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            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”。+ f, K4 v- a  P' \' r3 F
            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。8 u( X) {5 k) u# u1 _
            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。
% d; R* z5 t9 k  j, B                        
5 u; W; K4 r: l" F# J            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。- h# a7 F+ b: d# h7 w2 {% ]) p7 H
            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。
. g1 V' v7 B2 B, d( X2 x3 c            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%。8 z5 I+ k' z( m$ x2 D" r
            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。
2 U5 m0 |  S) n6 b- L            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 X% F& H( Y) _$ _: h            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。3 x( ?0 Z( R1 v0 O
            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。
' x9 _: X) I, a4 C- ^  a                          F' ^# B" d2 [0 u! p$ O
            之所以到今天,才开始准备大面积应用,主要有两个问题。
6 W7 O9 f# ], p: J/ l! s/ f. M* [            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。$ Y: i9 d3 W9 R2 n7 \4 r, e3 }
            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。- Z% w# {6 s* }2 Y! g3 L. u4 x) F
            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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