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2019年——三元電池及磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)進步的一年

作者: | 發(fā)布日期: 2019 年 12 月 26 日 14:58 | 分類: 產(chǎn)業(yè)資訊

2019年,市場大環(huán)境所驅(qū),我國新能源汽車行業(yè)產(chǎn)銷跌到了低谷。覆巢之下安有完卵?相應(yīng)的,我國動力電池行業(yè)也不好過。

不過,在電池技術(shù)研發(fā)方面,我國還是取得了不錯的成績。以寧德時代與比亞迪為首的動力電池巨頭企業(yè),皆有所收獲。

今年,我國動力電池成本大概在0.6元—1元/瓦時之間,磷酸鐵鋰最低大概為0.6元/瓦時。市場上,磷酸鐵鋰已達(dá)到100美元/千瓦時。此外,磷酸鐵鋰能量比也在提升,300瓦時/公斤的產(chǎn)品今年已推向了市場。

1、“取消”模組化

從電池包方面來看,寧德時代與比亞迪做的較為出眾,兩家企業(yè)皆從原來的單體電池,到電池模塊,再到電池PACK三個層次電池包,達(dá)到了兩個層次,直接從單體到了PACK。其中,寧德時代主攻的是三元電池,比亞迪則主攻磷酸鐵鋰電池。

今年9月,寧德時代與北汽新能源共同推出了全球首款CTP電池包,北汽新能源EU5成為首款搭載該款電池包的電動車型。

通俗地講,電動汽車上搭載的電池包,大多是先把電芯集成為模組,再將模組裝到電池包里。而CTP則省去了電池模組,直接由電芯集成為電池包。

從實踐來看,取消模組后的電池包,效果還是不錯的。

寧德時代數(shù)據(jù)顯示,能量密度上,傳統(tǒng)的電池包能量密度平均為140-150Wh/kg,而CTP電池包能量密度可達(dá)200Wh/kg以上;成本上,和目前市場上的電池包相比,CTP電池包零部件數(shù)量減少40%。

要注意的是,目前CTP方案也并不是完全沒有模組,而是分為大模組與完全無模組兩種形式。

與現(xiàn)在常見的小模組電池包相比,CTP電池包因為沒有標(biāo)準(zhǔn)模組的限制,可以用在不同車型上,使用范圍更廣泛。

此外,因為少了一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)組件,CTP電池包提高了電池包體積的利用率,系統(tǒng)能量密度也間接提升。另外CTP電池包的散熱效果要高于比目前小模組電池包好。

不過,電池包的質(zhì)量跟大小模組并沒有關(guān)系,關(guān)鍵還是看電芯本身的一致性。因為以往的小模組,如果有電芯壞掉,更換那顆電芯所在的模組就行了。而CTP電池包一旦損壞,維修成本比一般電池包還高。

CTP電池包在系統(tǒng)方面,重量能量密度提升了10%—15%,體積能量密度提升15—20%,零部件減少了40%。

比亞迪推出的最新磷酸鐵鋰電池包技術(shù)——“刀片電池”,已經(jīng)申請了專利,國外很多廠家都對此技術(shù)很感興趣。

“刀片電池”技術(shù)最大的特點在于,車有多寬,這款電池包就能做多寬,以往的電池都很短,而“刀片電池”之所以叫刀片,就是因為它像一把長刀片,高度不變,但寬度可以變。

電池包放到汽車底盤底下,一片片疊起來,疊起來高度、強度非常好,還可以做結(jié)構(gòu)件,而且電池單體制造成本還可以進一步下降,因為原來切的,現(xiàn)在不用切了,這個是很重要的創(chuàng)新。

由于比亞迪的這種新電池包提高了體積能量密度,所以很多人認(rèn)為這款磷酸鐵鋰電池包跑不了500公里,因為裝不了那么多電池。

關(guān)于這個問題,現(xiàn)在是可以解決的,一個A級車裝下60度電沒有問題,因為磷酸鐵鋰電池主要的不是重量比能量,是體積比能量,而比亞迪的這款電池包現(xiàn)在體積比能量偏低,因為它的材料壓實密度偏小,所以這一問題可以解決。

2、使用壽命與安全性提升

在汽車壽命里程方面,比亞迪推出的電動大客車現(xiàn)在已經(jīng)提出了10年100萬公里的質(zhì)保,在商用車領(lǐng)域這已經(jīng)非常好了。

在轎車方面,寧德時代的電池包技術(shù)也可以解決。轎車分為兩種,一種是運營車,一種是家用車。

寧德時代推出的是5年50萬公里電池包,可解決運營車壽命問題,因為運營車跑的多,而家用車則推出的是8年15萬公里車用電池包,因為15萬公里已經(jīng)差不多了,一般情況下,家用車一年也就跑1萬公里,也就是說搭載寧德時代電池的家用車可跑15年。

在低溫方面,寧德時代也做了一種新的自加熱技術(shù),可以加熱2度/分鐘,不需要其他東西,靠電機里的電纜、電容、電路,來進行高頻振蕩,自行加熱,所以低溫的問題也有很大進步。

此外,安全理念也在升級,首先是系統(tǒng)安全性,不是簡單的單體安全性,以前把所有精力都放在單體上,現(xiàn)在更多的是放在系統(tǒng)上,例如只要把熱蔓延防止住,就不會有事故,現(xiàn)在熱蔓延的法規(guī)已開始實施。

在使用安全方面,電池系統(tǒng)、整車、充電樁整個系統(tǒng)更多的是預(yù)警,而不是報警,一報警事情就不好辦了,更多的是預(yù)警。

例如,電壓的監(jiān)測、內(nèi)短路、自放電都可以監(jiān)測,所以現(xiàn)在電池廠更多的在電池管理上做文章,而不是在改變材料方面,因為一改變材料要么就增加成本、要么就會產(chǎn)生副作用,過程非常復(fù)雜。

(本文根據(jù)中科院院士歐陽明高在中國電動汽車百人會論壇(2020)媒體溝通會上的演講素材整理,未經(jīng)本人審閱。)

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