比亞迪為何從磷酸鐵鋰逆轉(zhuǎn)到三元材料

在鋰離子電池當(dāng)中，由于正負(fù)極容量的差異，正極材料往往是影響電池能量密度的瓶頸所在。因此，采用不同正極材料的鋰離子電池之間，其特性也存在著或多或少的區(qū)別。常見的正極材料有四種，分別是片裝的鈷酸鋰和鎳酸鋰;尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰;橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰;三元材料。那么到底什么是三元材料?顧名思義，三元材料，就是三種電極材料共融而成的復(fù)合電極材料，理論上兼具每種電極材料的特性和優(yōu)勢，目前最常見的是NCA和NCM。

最近，比亞迪表示，公司未來的插電式混合動(dòng)力汽車將嘗試使用三元電池。此前，比亞迪一直青睞于磷酸鐵鋰電池，作為一直力挺磷酸鐵鋰無論在材料和新能源汽車上的龍頭企業(yè)，為什么突然出現(xiàn)態(tài)度上的轉(zhuǎn)變?NCM是目前最主流的三元材料，也被認(rèn)為是未來的發(fā)展趨勢。NCM指的是鎳鈷錳酸鋰三元材料。通過調(diào)配鎳、鈷、錳三者的比例，得到不同的電極特性。

目前國內(nèi)的路線仍以磷酸鐵鋰為主。磷酸鐵鋰有較好的循環(huán)穩(wěn)定性能，成本也比較低。其理論能量密度大概在160Wh/kg，幾乎到達(dá)了能量密度的天花板。比如摻雜一元或者多元的離子之后，獲得了更高的容量，1C放電比容量超過120mAh/g。但是要注意到提高比能量不一定能同比提高電池的能量密度，另外材料的穩(wěn)定性、安全性、材料成本、加工工藝的復(fù)雜化等一些列的問題，也仍待解決。因此，這些振奮人心的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，要想變成產(chǎn)品參數(shù)，仍有相當(dāng)長的一段路要走。

鋰酸鐵鋰的先天不足，使更多的企業(yè)開始注意三元材料。大部分磷酸鐵鋰的生產(chǎn)廠家，都開始關(guān)注三元材料的開發(fā)。其中一些(如天津力神、中航鋰電)已經(jīng)開始批量的三元材料鋰電池的生產(chǎn)。

三元材料和磷酸材料的區(qū)別。

單從材料性能上對比，三元材料具有很大的優(yōu)勢，特別是比容量和壓實(shí)密度。磷酸鐵鋰克比容量理論最大值170，155基本上是磷酸鐵鋰的上限，目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破的也就是壓實(shí)密度，目前還沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

標(biāo)準(zhǔn)電壓的差距那更是”生理性”短板無法改變。三元和磷酸鐵鋰18650電芯的比較(以某前十名公司電芯做比較)

從圖表看：

三元電芯基本容量在2200mAh左右，LFP電芯在1500mAh，比LFP電芯高出45%，基本上可以說在18650電池上，LFP電芯沒有任何優(yōu)勢。LFP電芯循環(huán)次數(shù)是三元電芯的三倍，事實(shí)據(jù)我們了解，三元電池循環(huán)次數(shù)能夠800-1000。

三元和LFP其他動(dòng)力電池比較：對于電動(dòng)汽車電池比較重要指標(biāo)是重量，空間和安全性。單位重量情況下，容量比較：

LFP電芯：容量/重量=50/1.46=34.2Ah/Kg

三元電芯：容量/重量=42/0.86=48.8Ah/Kg

單位容量比：(48.8-34.2)/34.2=42.6%，從單位容量來看，三元比LFP高出42.6%。

換成單位瓦時(shí)計(jì)算：容量/重量*標(biāo)準(zhǔn)電壓

LFP電芯：34.2*3.2=109.4wh/Kg 三元電芯：48.8*3.65=178.2wh/Kg

從單位瓦時(shí)來看，三元比LFP電芯高出(178.2-109.4)/109.4=62.9%。

從空間上計(jì)算，在同樣容量的情況下，LFP電芯比三元電芯多占用48.6%的空間。

安全性問題：從物理化學(xué)性能上來看，LFP材料比三元材料更安全，這個(gè)不可否認(rèn)，但即使在安全問題，不僅僅是正極材料問題，包括電解液，隔膜，PACK，BMS整車都存在著一定的安全問題。而且，國外三元材料電池在新能源汽車上使用量遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池。

從目前報(bào)道新能源車著火問題，LFP電池汽車并不低于三元電池新能源汽車，筆者就不再一一列舉。比亞迪考慮三元材料的另一方面原因可能和國家補(bǔ)貼政策預(yù)期變化有關(guān)。其中新增的一項(xiàng)技術(shù)考察指標(biāo)備受爭議--噸百公里耗電量，具體計(jì)算方式如下：

補(bǔ)貼草案中對能耗指標(biāo)的要求主要有兩種形式：噸百公里耗電量不大于13kwh，分段設(shè)置百公里耗電量(M代表整備質(zhì)量;Y代表耗電量)

作為能耗指標(biāo)，對比百公里耗電量，噸百公里耗電量引入了車輛的整備質(zhì)量，這樣的考察指標(biāo)是否合理?該標(biāo)準(zhǔn)一出就有輿論指出，這是鼓勵(lì)大型車、打擊小型車。小型車如果為了達(dá)到指標(biāo)，加重車身質(zhì)量，將增大能耗，從而與汽車輕量化發(fā)展路線背道而馳。也有一些專家對噸百公里電耗指標(biāo)持明確的贊成態(tài)度，全國乘用車市場信息聯(lián)席會(huì)秘書長崔東樹認(rèn)為，“噸百公里電耗的指標(biāo)是相對合理的，有利于規(guī)范電動(dòng)車市場區(qū)間，防止低速電動(dòng)車簡單套目錄進(jìn)入國家支持的新能源車范圍。”

對于高能量高性能的追求，是技術(shù)發(fā)展的必然方向。三元材料也是電極材料的重要方向。磷酸鐵鋰、鈷酸鋰在未來已經(jīng)不能給我們什么驚喜，除了生產(chǎn)，也沒有太多的“故事”可講。因此，不論是企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)、還是金融機(jī)構(gòu)，為各自利益，把資源投向三元材料是必然的事情。

僅對于市場而言，比起增加的續(xù)航里程來說，更關(guān)心的電動(dòng)車可能是使用了三元材料之后，車是不是更貴了，電池使用壽命是不是更短了，是不是更不安全了。三元材料在充分市場化之后，勢必對磷酸鐵鋰電池的市場份額造成影響，但筆者認(rèn)為兩者技術(shù)會(huì)長期同時(shí)存在。隨著未來應(yīng)用市場的細(xì)化，各種技術(shù)“各司其職”，在各自的領(lǐng)域開疆辟土。

隨著各種電極材料技術(shù)走向瓶頸期，鋰離子動(dòng)力電池的生命將走向終結(jié)。如果解決電動(dòng)車問題，要寄希望于新的電化學(xué)體系、新的電池技術(shù)出現(xiàn)。那么問題是，是先有了技術(shù)再發(fā)展電動(dòng)車，還是有了電動(dòng)車之后再去開發(fā)電池技術(shù)?基于鎳氫電池的混合動(dòng)力技術(shù)營造了電動(dòng)車的市場神話，需要對市場有充分地認(rèn)識(shí)，有足夠的資源來維持。如何解決“想做”、“會(huì)做”、“能做”、“堅(jiān)持做”的問題，可能是我們優(yōu)先于技術(shù)本身更要考慮的問題。[!--empirenews.page--]