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磷酸铁锂电池出货量一路飙升 与三元锂电池究竟



  中国动力电池的发展之路就像是经历了一个轮回。从 2008 年比亚迪推出第一款搭载磷酸铁锂电池的 F3 DM 开始,磷酸铁锂电池就在中国的新能源汽车行业中呈现出了一枝独秀的状态。到 2016 年 12 月 30 日,中国首次把对电池能量密度的要求加入了新能源汽车补贴政策当中,三元锂电池就开始强势崛起,而磷酸铁锂电池走向了衰败。

  2020 年 8 月,特斯拉 Model 3 的磷酸铁锂电池版本车型正式上市,磷酸铁锂电池再度向动力电池领域发起反攻。紧接着,比亚迪、小鹏纷纷换装上市了磷酸铁锂电池版本的车型,就连传统车企巨头大众也在近期表明要在入门电动车上搭载磷酸铁锂电池。

  得到了众多车企的支持以后,磷酸铁锂电池去年下半年的出货量一路飙升,在去年 12 月甚至已经完成了对三元锂电池的反超。那么,是什么导致了磷酸铁锂电池完成逆袭,它与三元锂电池究竟有什么 “恩怨纠葛”,又是什么原因让车企们突然觉得磷酸铁锂电池这位 “过气网红”真香呢?

  磷酸铁锂电池的电池电压平台较低,电芯能量密度大概只有 140Wh/kg 左右,而三元锂电池的电压平台较高,电芯能量密度能够达到 240Wh/kg。这也就意味着在相同的电池重量下,三元锂电池的能量密度是磷酸铁锂电池的 1.7 倍,三元锂电池在能量密度上可以完胜磷酸铁锂电池。

  电池能量密度是衡量一款新能源汽车续航能力的重要指标,而续航能力又是目前新能源汽车发展的主要方向之一,所以能量密度就成为了三元锂电池最大的优势,也是磷酸铁锂电池最大的劣势,甚至可以说是当初磷酸铁锂电池被市场淘汰出局的主要原因。

  磷酸铁锂电池之所以能够重出江湖,是因为电池厂商们找到了一种方法可以改善它能量密度,使得它的续航能力达到了消费者和车企们都能接受的水平,这种方法就是 CTP 技术。CTP 技术说白了就是通过简化电池包的物理结构,让动力电池可以在有限的空间内可以容纳更多的电芯。

  磷酸铁锂电池是目前热稳定性最好的动力电池,在安全性上相较于三元锂电池有着绝对的优势。磷酸铁锂电池的电热峰值高达 350℃,电池内部的化学成分需要达到 500~600℃才会开始分解;而三元锂电池的热稳定性表现就很一般了,它在 300℃左右就会开始分解。

  生命是很宝贵的,任何东西一旦涉及到生命安全,那么就很容易触动人们的神经。磷酸铁锂电池和三元锂电池在安全性能上的巨大差异,能够让磷酸铁锂电池站在道德制高点之上,同样也能让三元锂电池处于舆论风暴之中。

  有意思的是,电池厂商们解决三元锂电池安全问题的方法和解决磷酸铁锂电池能量密度的方法如出一辙。磷酸铁锂电池是通过在物理结构上的优化来容纳更多的单体电池;而三元锂电池同样也是通过优化物理结构来解决它的安全问题,区别只是三元锂电池把电池包弄得更加坚固、更加耐热了而已。

  对于北方的纯电动汽车用户来说,最让它们头疼的或许并不是续航里程和安全性能,毕竟前者在买车时就已经权衡过了,后者则只是个小概率事件。最让北方的电动汽车用户头疼的应该还是纯电动汽车在冬天的低温性能。

  三元锂电池的低温温度使用下限能够达到 - 30℃,相较于磷酸铁锂电池,它的表现已经算是相当不错了。因为磷酸铁锂电池的低温温度使用下限仅有 - 20℃,并且磷酸铁锂电池在低温环境下的放电性能差,在 0℃的气温条件下的容量保持率还有 60~70% 左右,到 - 20℃时就仅剩下 20~40% 了。磷酸铁锂电池在低温条件下较差的放电能力以及温度下限,直接导致了它在严寒地区有着非常尴尬的处境。

  为了改善动力电池低温衰减现象,车企们大多会为动力电池提供相应的热管理系统。所谓的热管理系统本质上就是为动力电池增加了一个暖宝宝,而暖宝宝之所以能够在严寒气温下暖起来依然需要依靠电池来提供电力支持,因此即便是加了暖宝宝的新能源汽车在严寒条件下的续航表现也依然不理想。

  磷酸铁锂电池的寿命远高于三元锂电池,前者理论上的电池充放电循环次数要大于 3500 次以后,电池电量才会衰减到 80%(报废标准),而三元锂电池的使用寿命大概只有 2000 次完全充放电循环,使用寿命大概只有前者的 2/3。

  另外,安全环保的磷酸铁锂电池在达到动力电池报废标准之后,依然可以在其他领域继续储能,并不会对环境造成太大污染,战略发展意义较高;而三元锂电池的回收流程则相当复杂,且稍有不慎就会造成环境污染,甚至有可能发生安全事故。

  在电池成本方面,磷酸铁锂电池因为没有什么贵重金属,所以生产成本更低;而三元锂电池则采用了镍、钴、锰等多种价格昂贵的贵重金属材料,其中镍的价格高达 11 万元 / 吨,钴的价格更是一路飞涨到了 20 万元 / 吨以上。

  对于消费者而言,安全永远都是摆在第一位,但是对于车企来说,成本低才是它们 “叛变”的根本原因。在未来新能源汽车发展过程中,价格战是车企们势在必行的手段,采用更加便宜的动力电池则是最容易实现降本的方法之一。

  无论是优势还是缺点,这两种在新能源汽车领域占据主流地位的动力电池,它们之间的差异基本都是由不同的化学特性导致的。化学特性导致的问题通常都是最不好解决的问题,所以这两种电池面临的问题是它们目前亟待突破的瓶颈。ag九游国际

  尽管目前无论是磷酸铁锂电池的能量密度还是三元锂电池的安全问题,亦或者是它们之间都有的低温衰减问题都已经有了相应的解决方案;但是无论是比亚迪刀片电池(磷酸铁锂电池)用的 CTP 技术,还是广汽埃安的弹匣电池技术(三元锂电池),亦或者给动力电池装上 “暖宝宝”这样简单粗暴的低温衰减解决方案,都只是从物理层面上缓解了它们存在的问题。

  由此可见,动力电池厂商们都在不约而同地规避磷酸铁锂电池和三元锂电池存在的化学瓶颈,而是采用了优化物理结构的方式来优化它们存在的问题,在小雷看来,这样的做法就是典型的治标不治本。

  电池的化学成分就相当于人体所必须的钙、铁、锌、硒、维生素,动力电池包则相当于人体的五脏六腑以及骨骼框架。动力电池厂商们现阶段用来改良电池缺陷的方法本质上就像是在为一个缺钙的病人实施了一场骨骼外科手术。

  当然,小雷可以站在旁观者的角度看待动力电池的发展过程,但是却没有资格以上帝的视角来看待问题。在小雷看来,三元锂电池和磷酸铁锂电池有可能可以通过改变化学配方对它们的化学特性进行相应的优化,但是改变化学特性带来的研发难度势必会比改变物理结构要大得多,所以动力电池厂商们选择一条相对简单的道路也是可以理解的。

  如果三元锂电池和磷酸铁锂电池在化学特性上遇到的瓶颈迟迟不能突破,而物理结构上的优化始终都会存在局限性。这样一来,这两种随着时代发展而生的动力电池终将也会随着时代发展而亡。

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