低温18650 3500
无磁低温18650 2200
过针刺低温18650 2200
低温磷酸3.2V 20Ah
21年专注锂电池定制

燃料、三元、磷酸铁锂离子电池到底谁是将来呢?

钜大LARGE  |  点击量:259次  |  2023年02月15日  

新能源汽车搭载的电池最主流的有三类,一是磷酸铁锂离子电池,二是三元锂离子电池,三是燃料动力锂电池。比亚迪的刀片电池,属于磷酸铁锂离子电池。


最先崛起的王者,磷酸铁锂离子电池。磷酸铁锂离子电池价格不高,最大的优势是稳定,安全性高,所以曾经是新能源汽车的搭载首选。但这种电池能量密度较低,简单说,供电量有限,续航里程低。而客户恰恰对续航里程格外钟情,所以磷酸铁锂离子电池的辉煌没能延续。


后来居上的是三元锂离子电池。同样是比亚迪加工的电池,磷酸铁锂离子电池的单体能量密度为150Wh/kg,三元锂离子电池能量密度则达到了200Wh/kg。这就意味着,使用三元锂离子电池,可以实现更高的续航里程。国家政策对高续航的车型更为倾向,同时消费都也普遍存在对续航里程的焦虑。倘若车辆采用传统的磷酸铁锂则会影响续航里程,这样就不容易拿到补贴,车也不好卖。所以三元锂离子电池一度成为市场的宠儿。包括比亚迪在内的新能源汽车厂,都至少有一部分车型使用了三元锂离子电池。在去年,以三元锂离子电池为主导的特斯拉,销量超越比亚迪成为前列的电动汽车厂。


燃料动力锂电池昙花一现,但却有不可忽视的潜力。燃料动力锂电池最为特殊。前两类电池的功能是储存电,燃料动力锂电池的功能是发电。这是一种将燃料与氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置。目前使用最广泛的燃料是氢气。在工作时,燃料和氧化剂由外部供给进行反应,不断释放电能。燃料动力锂电池包含的能量巨大,动力充沛,续航里程不是问题。有关燃料动力锂电池,此前最蹿红的是青年汽车。曾有一则新闻:《水氢发动机河南南阳下线,车辆只需加水即可行驶》。里面的主角是青年汽车集团。所提到的车辆,只要加水就可以行驰。过程是这样,水转换成氢,氢发电,电驱动汽车行驶。这里的核心是燃料动力锂电池。但是,用什么能量把水转换成氢?青年汽车直到走完破产程序也没有说清楚。


燃料动力锂电池汽车还没有真正市场化。自2013年到2017年底,全球一共才售出了6475辆氢燃料动力锂电池乘用车。2019年1-十一月,我国燃料动力锂电池汽车销量为1337辆。就算2019年市场不好,这些销量仍旧可以被忽略不计。燃料动力锂电池汽车还面对一个问题,就是没有足够的加氢站。加氢站的建设是燃料动力锂电池汽车商业化的关键。除了以上三大电池,还有一些非主流,也是不可忽视的竞争者。除三大主力之外,特斯拉已着手研发四元锂离子电池,未来没准还有五元、六元,或者十块钱的电池。同样在三月,韩国三星推出了全固态电池。固态电池一度被视为最适合电动汽车使用。大众今年推出了搭载固态电池的奥迪Pb18e-tron。除了拥有跑车的速度,这款车还拥有15分钟完成充电的超能力。


横空出世的刀片电池


2020年三月二十九日,刀片电池的公布会上,王传福公布了刀片电池在针刺探测时的视频。王传福说:因为三元锂离子电池过不了这个探测,所以国家已经不再将该探测作为电池的强制检验方法。但比亚迪为了追求安全性,还是进行了被称为珠穆朗玛峰的针刺探测。探测是这样的,用3-8毫米直径的钢针刺穿电池,从而模拟电池遇到故障或者事故时的短路状态。


在播放的视频的视频中,刀片电池被贯穿之后,没有明火、没有冒烟,甚至温度都没有分明的升高。放置于电池表面的鸡蛋,没有因为受热而有分明的变化。有关刀片电池的原理,比亚迪作出了解释。磷酸铁锂离子电池的弱点是能量密度低。比亚迪的处理方法是调整组合方式,减少用以支撑的梁、柱,把空间让给真正有储电用途的电芯,使得能量密度更高。刀片电池的体积与能量密度之比比传统磷酸铁锂块状电池提高了50%。汽车的续航里程提高到了600公里。


安全性与续航里程的矛盾


这一对矛盾说来话长,因为能量本身是危险的,能量越大,安全性自然越低。人力车没有危险,但是跑不远。要想跑得远,就要用汽油、氢气……,就可能会燃料、爆炸。既便搭载刀片电池,比亚迪汉的续航里程也惟有605公里,这是磷酸铁锂离子电池的天花板。而特斯拉ModelS的续航里程为660公里,特斯拉Roadster的续航里程为1000公里。燃料动力锂电池方面,本田的Clarity,续航里程达到750公里。


在续航里程方面,付出这么多努力,磷酸铁锂离子电池只能勉强与三元锂离子电池打平。而三元锂离子电池阵营显然不会止步不前。倘若有必要,并不介意再提高一下能量密度。


竞争的另一个焦点是安全性。磷酸铁锂离子电池有安全优点,并不意味着另两类电池就不安全。特斯拉有一整套电池管理系统,在过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP)这几个环节上都会下不少的功夫。通过外壳保护、及时切断等技术,安全性能也在日益提高。燃料动力锂电池要走的路或许还要更长一些,目前看来技术还不成熟。但就像人类已经适应了汽油这么危险的能量源相同,人类也会慢慢习惯氢燃料,核燃料。而其汹涌的动力,是足以碾压储存型电池的。


三类电池各有所长


磷酸铁锂离子电池胜在安全;三元锂离子电池胜在能量密度高,续航里程高;燃料动力锂电池的巨大优点在于充能迅速,3-5分钟,就可以给车加满氢气。


磷酸铁锂离子电池的另一个弱点令人担忧,其在低温下的表现不佳。而在我国的广袤北方、欧洲、北美,有太多的地方将会考验着电池的低温运行能力。温度降到-10℃,一块3500mAh的磷酸铁锂离子电池,承受低于100次的充放电循环之后,电量就会衰减至500mAh,基本就报废了。在北方的冬天,磷酸铁锂离子电池或许不是最佳的选择。

钜大锂电,22年专注锂电池定制

钜大核心技术能力