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三元PK磷酸鐵鋰的結果:一看便知

   2017-07-12 起點研究4560
核心提示:2017年新能源汽車補貼政策開始退坡,但依然阻擋不住鋰電企業的擴產腳步。動力電池作為新能源汽車的動力之源,與續航、安全、充放電、市場等一切使用都有著緊密的聯系。
2017年新能源汽車補貼政策開始退坡,但依然阻擋不住鋰電企業的擴產腳步。動力電池作為新能源汽車的動力之源,與續航、安全、充放電、市場等一切使用都有著緊密的聯系。
 
在動力電池中,現在應用到新能源汽車的主要是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,二者之間最大的區別就在于能量密度和安全性,能量密度的大小關乎到汽車的續航能力,而安全性主要體現在材料在高溫下會發生分解,這兩點都是消費者選購新能源汽車時最關注的問題,也是目前業內對這兩種電池爭議最多的地方。
 
能量密度對比
 
磷酸鐵鋰電池的能量密度遠不及三元鋰電池,但其安全性普遍被認為要好于三元鋰。先說說能量密度,目前,新能源汽車的補貼標準視電池系統的能量密度而定,其具體政策就是,當電池系統能量密度超過120Wh/kg,就可以享受1.1倍的補貼,介于90Wh/kg和120Wh/kg之間只能享受1倍補貼。
 
據了解,目前市面上的磷酸鐵鋰電池經過改進要達到90Wh/kg的難度不大,但要做到120Wh/kg的企業寥寥無幾。比亞迪一直專注于磷酸鐵鋰電池電池,在這塊的技術上處于國內領先水平,此前有傳聞比亞迪研發出高能量密度的磷酸鐵鋰電池,能力密度可以達到150Wh/kg,這個水平與三元鋰電池幾乎相當。傳聞是否屬實先暫不討論,但作為行業龍頭的比亞迪尚且只能做到這樣的水平,就可以看出使用磷酸鐵鋰電池要想拿到1.1倍補貼的難度不小,但這個難題對于三元鋰電池來說卻是輕而易舉就能達到。
 
另外從幾家動力電池2017年的產能規劃可以看出,對于三元鋰電池的產能擴張也尤其明顯,就連比亞迪這樣過往一根筋鐘愛磷酸鐵鋰電池的企業,在2017年都維持磷酸鐵鋰產能不變,轉頭擴張三元鋰電池。
 
 
安全性對比
 
除了在供給端三元鋰電池有所擴產之外,在需求端也一并放大。剛剛說到的能量密度要求是三元鋰電池的需求端放大的一個動力,另一個則來自于三元鋰電池在2017年將正式解禁客車使用。這里就涉及到三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池優劣性上的第二個爭議點—“安全性”。
 
三元鋰電池由于在200度左右會發生分解(磷酸鐵鋰則需要溫度高達700度),并且分解后會產生更加劇烈的化學反應,因此在汽車碰撞時更容易著火,這也是三元鋰電池普遍被認為不安全的地方,正是因為這個原因三元鋰電池此前被暫停使用在客車上。
 
然而,安全性的好壞其實更取決于整個動力電池系統,尤其是電池管理系統(BMS),合格的BMS都可以在發生意外時切斷電源避免著火,并不能僅因為三元鋰材料容易熱解就認為三元鋰電池不安全。隨著三元鋰電池安全性重新被評估,客車將解禁三元鋰電池,這無疑又釋放了很大一塊市場。
 
溫度影響
 
我國幅員遼闊,氣候復雜,從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例,作為電動汽車的主力市場,北京夏季最高溫度在40℃左右,而冬季則基本保持在零下16℃左右,甚至更低。這樣的溫度區間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會顯得有些乏力。更何況,三元鋰電池耐高溫方面與磷酸鐵鋰相比,差距并不大。
 
 
從上圖中能夠看出,以25℃為基準常溫,兩類電池在55℃高溫下放電與常溫25℃下放電,放電容量幾乎沒有差別。但在零下20℃時,三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優勢。
 
充電效率對比
 
除了續航之外,充電也是電動汽車在實際使用中的重要環節,而三元鋰電池在充電效率方面較磷酸鐵鋰電池有著非常大的優勢。
 
 
我們了解到,目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電。一般在充電開始時先采用恒流充電,此時的電流較大,充電效率相對更高。而在電壓達到一定數值之后,降低電流改為恒壓充電,這樣可以讓電池充的比較滿一些。
 
從表中可以看出,三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在10C以下充電時,恒流比無明顯差距,10C以上倍率充電時,磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低,充電效率迅速降低。
 
結論:磷酸鐵鋰與三元的市場之爭,至目前雖然還沒有一個明確的定論,并且電池技術日新月異,不久的將來迎來革命性的變化也在意料之中,但筆者認為,技術已經成熟的三元電池,憑借其能量密度高且仍有較大提升空間、不遜色的安全性、耐低溫、高充電效率等特性,將會在新的市場中站穩腳跟。
 
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