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新能源动力电池市场“兵分两路” 三元VS磷酸铁锂

sanfan 行业信息 2021-11-17 09:57:39 动力电池   三元   磷酸铁锂

  在新能源汽车市场中,动力电池被看做是新能源汽车的心脏,其技术好坏将直接决定新能源汽车整体的质量,关键指标能量密度将直接决定续航里程。同时,电池系统又是新能源汽车造价占比最高的部分,直接影响整车的最终售价。

  锂离子电池中应用最为广泛的两种电池

  一个好的电池所能呈现出来的特点是一目了然的:充电速度快、使用安全、电池容量高、使用寿命长、成本低廉。这也对应着电池性能的五个关键指标:充放电表现、高低温表现(物理冲撞后的安全性)、能量密度、寿命、成本。

  三元锂电池中三元指的是包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,在三元锂电池中做正极;锂指的是电解质主要为六氟磷酸锂的电解液,而负极材料一般为石墨。

  三元锂电池以续航能力见长,兼顾了能量密度高、循环性能好、耐低温,是消费级电动汽车的首选,不过安全性上相对于磷酸铁锂稍弱,尤其是在高温和撞击上,容易发生事故。特斯拉初期在电池上会发生自燃事故,就是因为使用了能量密度高的三元锂电池,而放弃了一定的安全性。

电池效率的五维度

  从电池技术本身发展趋势来看,从磷酸铁锂到三元锂、再到半固态/固态、锂硫、锂空气、锂金属电池等不断演进的技术路线仍是电池行业未来发展的方向。

  无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,在未来电动车领域都发挥着重要的作用,作为动力和储能,不仅有锂电池,最近研发出来的钠离子电池,更适合搭载在两轮电动车和储能领域。锂离子电池也并非是行业中的天花板,有最新新闻报道称,即将量产的锂金属电池较当前市场上最好的锂离子电池,能量密度提升40%+,未来的锂金属电池支持电动汽车续航达到1200km+,未来,在动力电池领域会有更多精彩产品。

  需要指出的是,磷酸铁锂的复苏并不意味着,三元锂电池的没落。两种不同的技术路线都能满足用户不同的出行需求,从实际情况来看,绝大部分电池企业也都选择两条腿走路”。

  事实上,磷酸铁锂与三元锂电池的特性早有定论,只是在不同的阶段,电池特性的权重不一样。例如锂电产业发展早期,稳定性与循环寿命决定了新能源汽车从0到1的突破关键,磷酸铁锂无疑更具优势。

  而在电动汽车从能用到好用的过程中,续航焦虑成为首要问题,能量密度具有天然优势的三元锂电池不断蚕食着磷酸铁锂的市场空间。随着技术进一步发展,新能源汽车市场井喷式扩张,上游供给严重不足,对稀有原材料依赖度更小的磷酸铁锂,凭借成本优势又变得更受车企青睐。此消彼长的螺旋式发展中,磷酸铁锂、三元锂电池逐渐走向成熟,也凭借不同的特色满足着差异化的出行场景。

  每一种技术都有自身的特点,对应着不同的应用场景,多元化才是未来技术路线的主旋律。在融合创新的时代,甚至还可能出现多种技术路线集成在同一动力电池上的场景,此时磷酸铁锂、三元锂电池再也不分你我,类似于自然界的“共生”关系。

  混合电池是不错的技术创新,它既有磷酸铁锂的安全性和成本控制,又兼顾了三元锂电池的能量密度。事实上,类似的多技术路线电池早已出现。例如2021年7月底,宁德时代首次发布钠离子电池时,就发布了独创的AB电池包模式,即电池包中即含有钠离子电池,又含有锂离子电池。

  这对BMS系统(电池管理系统)提出了极高的要求。但效果也十分显著,平衡了钠离子电池和锂离子电池优缺点的新型电池,不再有明显短板,可以满足更多元的市场需求。

  无独有偶,在固态电池量产化的过程中,为了暂时避开固态电解质导电率、内阻、界面阻抗及相容性等技术难点,不少企业将产品方向转为半固态电池,既有液态电解质又有固态电解质,其量产难度远远低于全固态电池。

  未来电池技术充满了想象空间,但可以确定的是,磷酸铁锂不会一家独大,越来越多的电池种类会投放在市场中,多元化才是电池技术永恒的主题。

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