鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:947次 | 2018年12月26日
動(dòng)力電池技術(shù)路線尋解
在特斯拉帶動(dòng)下,三元材料電池大有取代磷酸鐵鋰的趨勢(shì),眾車企也開始了艱難抉擇。
2014年10月30日,國(guó)際戰(zhàn)略與投資集團(tuán)發(fā)布公告稱,美國(guó)電動(dòng)車制造商特斯拉的電動(dòng)車年產(chǎn)量將達(dá)50萬輛,這將使其所使用三元材料(NCA鎳鈷鋁)電池成本下降約30%。8月15日,東風(fēng)汽車的控股公司宣稱將向浙江時(shí)空電動(dòng)汽車有限公司采購(gòu)5千-1萬臺(tái)純電動(dòng)客車,該車也采用了與特斯拉同款電池。
三元材料相對(duì)于磷酸鐵鋰電池更長(zhǎng)的續(xù)航能力正受到愈來愈多電動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)青睞。而以比亞迪為代表,在磷酸鐵鋰電池技術(shù)上已經(jīng)領(lǐng)先的企業(yè)也在將這一材料深化發(fā)展,最終決定兩種電池命運(yùn)的既有政策驅(qū)動(dòng)、有影響力企業(yè)決策等因素,更多還是源自市場(chǎng)對(duì)電池低價(jià)、安全及性能的追求。
“特斯拉”之石可以攻玉
去年特斯拉宣稱實(shí)現(xiàn)盈利,今年更是喜訊頻傳,這對(duì)眾多車企在電池選擇上產(chǎn)生了引領(lǐng)作用,有分析認(rèn)為其經(jīng)營(yíng)模式和互聯(lián)網(wǎng)思維方式也起到了作用。當(dāng)然,除了有影響力企業(yè)的引領(lǐng),也有政策的驅(qū)動(dòng)作用。
目前,電動(dòng)車電池使用的正極材料主要為磷酸鐵鋰、三元材料、鈷酸鋰和錳酸鋰等,磷酸鐵鋰密度較低,僅為每公斤120Wh左右,但其優(yōu)勢(shì)是熱穩(wěn)定性好,安全性高,比亞迪等車企選擇了這種電池。三元材料能量密度可達(dá)150Wh——200Wh,續(xù)航里程大,但其劣勢(shì)在于安全問題,采用它的是特斯拉等。業(yè)內(nèi)對(duì)三元材料和磷酸鐵鋰材料孰優(yōu)孰劣也一直存在分歧。但在國(guó)內(nèi),磷酸鐵鋰電池則占據(jù)著上風(fēng),三元材料和錳酸鋰使用者有限。
2013年第一季度,采用三元材料的特斯拉宣稱盈利,瞬間讓眾車企看到了方向,中銀國(guó)際分析報(bào)告認(rèn)為:“特斯拉采用了全球供應(yīng)鏈采購(gòu),與其他相對(duì)閉塞的企業(yè)相比更能拉動(dòng)行業(yè)發(fā)展,使其他企業(yè)打消顧慮采用三元材料?!比A泰證券汽車行業(yè)分析師馮沖告訴記者:“特斯拉形成巨大影響的原因是其作為一個(gè)非傳統(tǒng)汽車制造企業(yè),僅僅依靠硅谷技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)思維,就制造出一個(gè)性能出眾的電動(dòng)汽車,所以頗受關(guān)注。”
日產(chǎn)作為一家傳統(tǒng)車企,作風(fēng)也相對(duì)保守,為它生產(chǎn)電池的企業(yè)是日本的AESC(日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司的合資企業(yè)),這種模式基本上是屬于自產(chǎn)自銷,對(duì)行業(yè)的影響不大,也很難受到市場(chǎng)追捧。
近期特斯拉高姿態(tài)表示,向全球電動(dòng)汽車生產(chǎn)廠商開放全部技術(shù)專利,進(jìn)一步讓長(zhǎng)期受制于磷酸鐵鋰技術(shù)專利的中國(guó)車企看到了希望。今年上半年開始,中國(guó)車企紛紛將目光轉(zhuǎn)向三元材料。
當(dāng)然除了上述原因,國(guó)家政策也有一定引領(lǐng)作用。2012年10月16日,財(cái)政部等三部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于組織申報(bào)2012年度新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程項(xiàng)目的通知》,要求到2015年電池單體能量密度達(dá)到每公斤180Wh以上(模塊能量密度達(dá)到每公斤150Wh以上),而三元材料相對(duì)而言能量密度最高。上述通知并非強(qiáng)制性要求,但給車企提出了能量密度的要求,加之特斯拉效應(yīng),國(guó)內(nèi)車企紛紛宣布轉(zhuǎn)向。
因勢(shì)利導(dǎo)轉(zhuǎn)向“三元”
2014年,已有江淮、奇瑞、北汽、眾泰等一眾廠家都表示,將在最新車型中采用三元材料,另起爐灶避免走磷酸鐵鋰路線,看上去雄心壯志,但據(jù)專家分析,他們還需面對(duì)三元材料電池生產(chǎn)的眾多技術(shù)問題以及該材料本身的安全問題。
江淮汽車早就宣布,在其最新電動(dòng)車和悅IEV5上,將采用三元材料電池,據(jù)稱其續(xù)航能力將達(dá)到200公里左右。
奇瑞汽車也不甘落后,奇瑞汽車負(fù)責(zé)新能源汽車發(fā)展的某負(fù)責(zé)人表示,三元材料才是未來發(fā)展的方向,并宣布奇瑞全部電動(dòng)車都將采用三元材料。
北汽新能源汽車有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,北汽的純電動(dòng)車現(xiàn)在還采用的是磷酸鐵鋰,但也正研發(fā)三元電池。
馮沖說:“2013年之前的中國(guó)電動(dòng)乘用車全部采用磷酸鐵鋰電池,2014年陸續(xù)上市的部分新車開始采用三元材料,即將上市的江淮IEV5、北汽的EV200等車型改用三元鋰材料?!庇袛?shù)據(jù)顯示,在即將上市的十三款車型中,只有比亞迪、東風(fēng)、長(zhǎng)安等品牌的五款車仍采用磷酸鐵鋰電池,其余都已轉(zhuǎn)向“三元”。
照此發(fā)展下去,三元材料大有勝出的可能。但也有業(yè)內(nèi)人士表示了對(duì)這種發(fā)展趨勢(shì)的擔(dān)憂。有人認(rèn)為,我國(guó)生產(chǎn)三元電池的能力不及日韓,尚存較大差距,長(zhǎng)此以往難免受制于人。有國(guó)內(nèi)某電池研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人說:“三元材料對(duì)工藝要求非常高,從元素比例、分子結(jié)構(gòu)到正負(fù)極材料及隔膜電解液等都需要系統(tǒng)性開導(dǎo)。”而特斯拉最核心的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是電池管理系統(tǒng)。
電池管理系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在,電動(dòng)車電池多由眾多小電池相互連接而成,這就需要一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行管理,以促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。以特斯拉為例,它摒棄了便于排列的扁平狀大電池,而采用了直徑18毫米,高65毫米的圓柱形鋰電池,再將大量這種電池用電池管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理,高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
由于缺少高效的電池管理系統(tǒng),國(guó)內(nèi)許多廠家只能模仿聆風(fēng),將電池做成方形。就算將電池做成圓形電池包裝,也很難在芯片上達(dá)到特斯拉的水平。有業(yè)內(nèi)人士解釋稱:“因?yàn)槿牧系男酒苄?,?dāng)多個(gè)芯片同時(shí)放電,對(duì)一致性要求非常高,否則很難發(fā)揮最大功效。”
雖然面對(duì)技術(shù)難題,但企業(yè)仍然熱情不減,這與國(guó)家新能源汽車補(bǔ)貼政策的規(guī)定有關(guān)。因?yàn)檎呤歉鶕?jù)續(xù)航里程對(duì)車企進(jìn)行補(bǔ)貼,三元材料顯然更容易獲得補(bǔ)貼。這也使得三元材料飽受質(zhì)疑的安全問題遭到忽略。
“比亞迪”們守望堅(jiān)持?
當(dāng)國(guó)內(nèi)眾多廠商紛紛轉(zhuǎn)向時(shí),在磷酸鐵鋰領(lǐng)域一直保持領(lǐng)先的比亞迪何去何從。比亞迪董事局主席王傳福在談到三元材料時(shí)表示,磷酸鐵鋰電池相較于三元材料更加安全,比亞迪選擇磷酸鐵鋰是在權(quán)衡了安全、成本、壽命等因素之后慎重的選擇。他說:“三元材料我們也有,會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行發(fā)展,如在某些小型車上使用?!?br/>
馮沖說:“比亞迪的磷酸鐵鋰電池早就已經(jīng)量產(chǎn)并匹配在其電動(dòng)車上,比亞迪當(dāng)前的問題是由于其電動(dòng)車銷量較好,導(dǎo)致其電池配套產(chǎn)能不足。磷酸鐵鋰電池相對(duì)三元電池的優(yōu)勢(shì)是抗高溫和防撞擊能力強(qiáng),安全性高。對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求沒有三元那么高。”
據(jù)比亞迪有關(guān)負(fù)責(zé)人透露,他們最新研究的磷酸鐵錳鋰電池有可能將能量密度提升一半以上,與三元材料相當(dāng)。比亞迪宣稱,這款“高能”電池將在明年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。有動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)<冶硎荆绻葋喌夏軐?shí)現(xiàn)磷酸鐵錳鋰電池量產(chǎn),將是電池行業(yè)的里程碑事件,因?yàn)檫@標(biāo)志著續(xù)航里程在350公里以下的中小型車將獲得安全且廉價(jià)的動(dòng)力。
成本是比亞迪選擇磷酸電池的重要因素。王傳福說:“三元材料(鎳鈷鋁)中的鈷元素的已知儲(chǔ)量十分稀缺,而磷酸鐵鋰材料則十分豐富?!彼詢r(jià)格也相去甚遠(yuǎn)。磷酸鐵鋰電池的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于三元材料。就算在磷酸鐵鋰電池中加入了錳,其儲(chǔ)量亦十分豐富,價(jià)格可控。
但是也有人對(duì)此表示懷疑。有汽車行業(yè)分析師表示,將錳加入電池中對(duì)電池性能的影響仍然有待觀察。據(jù)國(guó)金證券研報(bào)顯示,磷酸鐵錳鋰短期應(yīng)用難度大,從全球角度看,仍然沒有具備將磷酸鐵錳鋰量產(chǎn)能力的企業(yè)。目前,只有個(gè)別企業(yè)實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。其技術(shù)難度主要體現(xiàn)在磷酸鐵錳鋰材料比表面積大、極片制作難度大和電壓雙平臺(tái)等問題。
不過,面對(duì)磷酸鐵錳鋰的技術(shù)困境,比亞迪也并未將話說死。王傳福曾表態(tài):“比亞迪為大量數(shù)碼產(chǎn)品生產(chǎn)三元材料電池,只要市場(chǎng)需要,我們并不排斥三元材料?!北葋喌系拇_在此領(lǐng)域擁有一定技術(shù)能力,轉(zhuǎn)向“三元”對(duì)比亞迪不是問題,但轉(zhuǎn)向也意味著其不得不放棄其在磷酸鐵鋰電池技術(shù)上優(yōu)勢(shì)。
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