鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:702次 | 2022年06月15日
蔚來汽車公布三元鐵鋰電池,動力鋰電池"混搭"要玩什么花樣
近一段時間以來,碳酸鋰價格暴漲使得新能源汽車市場未來走向格外引人關(guān)注。動力鋰電池公司因此承受著巨大壓力,上游資源漲價最終也會傳導(dǎo)給整車公司。那么,整車公司除了漲價,還有沒有別的出路?
不久前,蔚來汽車公布了三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包(75kWh)。據(jù)了解,該電池包采用三元鋰和磷酸鐵鋰電芯混合排布的方式,并應(yīng)用了新一代CTP技術(shù)。有行業(yè)分析人士就此指出,蔚來汽車的這一舉措打破了三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池之間的界限,不失為一種有益的嘗試。
面對上游鋰資源價格上漲,其他公司也開動腦筋提出對策,錳酸鋰和三元鋰電池混搭,鈉電池和鋰電池混搭等多種混搭形式都在研發(fā)之中。除了混搭外,天津斯科蘭德科技有限公司(以下簡稱"天津斯科蘭德")總經(jīng)理李積剛告訴《我國汽車報》記者,磷酸錳鐵鋰技術(shù)路線也是動力鋰電池未來發(fā)展的出路之一。
混搭之路從此開啟
以往電動汽車大多只裝配三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池,很少見到混搭的現(xiàn)象。蔚來汽車公布三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包,開啟了量產(chǎn)車的動力鋰電池混搭之路。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
一位業(yè)內(nèi)專家告訴記者,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池電壓不同,因此混搭很難保持電池包的一致性。三元鋰電池的單體電壓為3.6~4.3V,磷酸鐵鋰電池的單體電壓為3.4V,兩者之間存在電壓差。動力鋰電池包對一致性要求較高,電壓差成為一致性的障礙。
磷酸鐵鋰電池有自己的優(yōu)點(diǎn),但低溫性能差、SoC估算不準(zhǔn)的缺點(diǎn)也給混搭帶來較大的困難。據(jù)介紹,蔚來汽車經(jīng)過反復(fù)摸索,獨(dú)創(chuàng)的雙體系算法為突破瓶頸找到了一條路。蔚來電池系統(tǒng)副總裁曾士哲表示,研發(fā)人員根據(jù)三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池低溫特性進(jìn)行模型化控制,經(jīng)過多輪標(biāo)定,有效提升了低溫下電池系統(tǒng)的能量使用效率。
在混搭的道路上,蔚來汽車先行一步,其他公司也在努力。我國科學(xué)院物理所研究員李泓告訴記者,星恒電源股份有限公司和天目湖先進(jìn)儲能技術(shù)研究院有限公司(TIES)攜手,共同研發(fā)錳酸鋰電池和三元鋰電池混搭。
據(jù)悉,錳酸鋰電池的單體電壓較高,達(dá)到3.9V。電壓高意味著電池PACK用較少的電芯即可達(dá)到理想指標(biāo),從而降低成本。此外,少用電芯后,錳酸鋰電池還有體積優(yōu)勢。李泓認(rèn)為,在上游鋰資源持續(xù)漲價的心理預(yù)期下,錳酸鋰電池的低成本優(yōu)勢將越來越明顯。
錳酸鋰混搭三元鋰電池也有難點(diǎn)要攻克。錳酸鋰電池的安全性、耐高溫性能、循環(huán)性都不及磷酸鐵鋰電池,但錳酸鋰混搭三元鋰電池也許是一個不錯的選擇。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
CATL的混搭和上述兩家公司又不同,是用鈉電池和鋰電池混搭。前不久,CATL公布了鈉電池產(chǎn)品,并且明確表示將和鋰電池組成電池包在2023年上市。據(jù)CATL研究院副院長黃起森介紹,CATL把鈉離子電池和鋰電池按一定比例進(jìn)行混搭,集成到同一個電池系統(tǒng)里,通過BMS精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。這一電池系統(tǒng)解決方法,既彌補(bǔ)了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度低的短板,又發(fā)揮出其高功率、低溫性能好的優(yōu)勢,可拓展更多應(yīng)用場景。
磷酸錳鐵鋰電池的機(jī)會
兩種不同材料的電池混搭在一起,既要發(fā)揮各自的長處,又要克服彼此的缺陷,確實不容易,這是以往動力鋰電池很少采用混搭方式的重要原因之一。在李積剛看來,隨著技術(shù)越來越成熟,磷酸錳鐵鋰的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來。
據(jù)介紹,1997年,Goodenough課題組發(fā)明了磷酸鹽正極材料。2009年,天津斯特蘭首先采用這一材料體系生產(chǎn)電池,這種4.1V的磷酸錳鋰電池用于3C數(shù)碼產(chǎn)品。盡管磷酸錳鋰電池的電壓較高,但缺點(diǎn)也很明顯,電導(dǎo)率較低,克容量較低,極片加工困難被廣為詬病。
2014年,我國開始大規(guī)模推廣新能源乘用車,政策導(dǎo)向偏向于能量密度,部分公司的目光再次瞄向磷酸錳鋰。隨著磷酸鐵鋰的技術(shù)得到大幅提高,研發(fā)人員把鐵鋰技術(shù)加進(jìn)來,升級磷酸錳鋰電池成磷酸錳鐵鋰電池。李積剛告訴記者,2019年,天津斯科蘭德解決了加工性能等問題,磷酸錳鐵鋰得以快速產(chǎn)業(yè)化。
磷酸錳鐵鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰都是磷酸鹽正極材料家族成員,但磷酸錳鐵鋰稱得上是磷酸鐵鋰的升級版。據(jù)李積剛介紹,磷酸錳鐵鋰?yán)碚撊萘亢土姿徼F鋰相同,為170mAh/g,但它相有關(guān)Li+/Li的電極電勢為4.1V,遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰的3.4V,且位于有機(jī)電解液體系的穩(wěn)定電化學(xué)窗口。眾所周知,高電壓意味著PACK中的電芯數(shù)量減少,電芯數(shù)量減少,成本自然降低。李積剛說:"4.1V的高電位使得磷酸錳鐵鋰電池具有潛在的高能量密度的優(yōu)點(diǎn),這是它相有關(guān)磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢。"
李積剛進(jìn)一步解釋說,假如磷酸錳鐵鋰電池的實際容量發(fā)揮到和磷酸鐵鋰電池相同的程度,其能量密度將提高15%,和電壓相當(dāng)?shù)腻i酸鋰相比,其質(zhì)量能量密度也可提高25%以上。另外,磷酸錳鐵鋰電池原料成本低,環(huán)境友好,材料的市場前景廣闊。
上游資源漲價是推手
動力鋰電池混搭背后,原材料漲價是推手。今年八月末,碳酸鋰的價格為11.2萬元/噸,九月初已漲到13萬元/噸,年底有可能達(dá)到18萬元/噸。我國有色金屬工業(yè)信息中心、北京安泰科信息股份有限公司高級分析師陳光輝說:"多種因素綜合用途造成鋰資源價格上漲,最重要的因素是新增鋰資源的開發(fā)跟不上需求的上升,導(dǎo)致上游鋰資源價格大幅上漲。"
數(shù)據(jù)顯示,今年前8個月,我國新能源汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量分別達(dá)到181.3萬輛和179.9萬輛,同比均上升1.9倍,滲透率已提升至11%左右。陳光輝告訴記者,去年碳酸鋰產(chǎn)量上升率約為10%,遠(yuǎn)不及新能源汽車產(chǎn)銷量上升率,這是碳酸鋰價格上漲的重要原因。
國際環(huán)境及資本推動用途也導(dǎo)致碳酸鋰價格大幅上漲。陳光輝說:"碳酸鋰新增產(chǎn)量跟不上新能源汽車的上升,國際資本嗅到了其中的商機(jī),加上美國推行的貨幣量化寬松,兩種因素結(jié)合在一起推動了全球大宗商品價格上漲。"
從歷史情況看,經(jīng)濟(jì)向好之時,有色金屬價格也會進(jìn)入上升周期。疫情之后,我國經(jīng)濟(jì)率先恢復(fù),強(qiáng)勁的市場需求拉動了包括鋰資源在內(nèi)的金屬價格上漲。
上游鋰資源價格劇烈波動引發(fā)各方關(guān)注,海通證券的研究部門認(rèn)為,在本就不足的鋰礦供給中,大部分供給被長期協(xié)議鎖定,不能自由銷售。而Pilbara是散單市場上最大的供給方。在制度下,Pilbara對鋰精礦的控制力極強(qiáng)。近期價格波動重要是缺礦的小廠或投機(jī)資金對價格造成很大的干擾。
長江證券的研究部門認(rèn)為,近期價格波動反映了澳洲礦山變更礦石定價模式的態(tài)度。此前礦石定價模式為根據(jù)國內(nèi)鋰鹽價格和利潤分配比例來定價,最終結(jié)果是澳洲鋰礦僅僅占到利潤的小部分,并且鋰礦的供需狀態(tài)對礦石定價幾乎沒有影響,礦價僅僅只是跟隨鋰價波動。制度的引入,意味著礦石的定價開始由供需主導(dǎo)。
在這一行業(yè)大背景下,動力鋰電池混搭會不會蔚然成風(fēng)?人們拭目以待。
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