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磷酸锰铁锂电池即将上线,到底“猛不猛”?

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发表于 2022-12-13 18:30:40 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 江苏苏州
如果您关注新能源车,肯定或多或少听说过三元锂电池、磷酸铁锂电池,但到底谁好可能还真不是一句两句就能说清楚的。如果想下定论,可能真的需要具体年份具体分析。% I9 l2 D/ R0 q( x
                        6 V% L! X% p/ c8 C- D7 y2 S- }  b2 e
            不过,最近随着锰元素的加入,似乎磷酸铁锂电池又找到了一剂“猛药”,即便不靠刀片技术,没有CTC、CTB的技术加持,也能与三元锂电池达到持平的水准。更重要的是,它仍然不需要镍和钴这两个身价傲娇的元素。
$ R3 b) V% n* A- |2 y% M7 K. n: k, N) u            三元锂与磷酸铁锂电池的博弈
" R2 Y% Z# d* c            对于各家车企来说,动力电池的选择,需要围绕着成本、能量密度、安全这三个主要性能方向,同时还要兼顾低温性能、循环寿命与快充速度。
( [& s2 b4 _0 U                        
& S5 b$ ]/ F0 A/ I  C6 J: D            在电动车进入私人领域的伊始,磷酸铁锂凭借较低的成本、较好的安全性,一度成为各家车企的首选。8 z+ X- h2 f; l/ h
            当然,除了这些表象之外,当年BMS电池管理系统的不完善,也是三元锂电池不能成为主流选择的核心因素。# p% @& v/ N& S+ @2 c
            因此,在2015年之前,磷酸铁锂电池的市场份额达到了70%。1 C- R6 @3 ?, e8 J( Q4 X
                        
, d; ~+ K0 r% ?. R  t- d- E            但好景不长,在2016年公布的新能源补贴政策中,电池能量密度成为了“考核标准”,能量密度越高,补贴给的就越高,并且还设置了能量密度的最低门槛。
# f8 G* H8 n0 s/ p8 Y5 `            然后,磷酸铁锂电池就不再符合“真香定律”,但转折似乎就在一夜间,三元锂电池的市场占比一下就激增到67%。/ e; y/ {7 i5 n- L$ i$ V
            转变有多彻底?那时所有买车的人,都会问一句这车用的是什么电池?如果是磷酸铁锂,那就不好意思。如果是三元锂电池,咱再继续聊。& O! ?  r  w. \) j; [
            即便是靠磷酸铁锂打开市场的比亚迪,也转战至三元锂电池的阵营。- j; S4 I( g- V0 Q' Q- H
                        ) Z6 L1 F- X. \
            直至2019年,事情迎来了新的转机。一方面是补贴退坡,另一方面是比亚迪推出了刀片电池技术。
( v7 N* i" I; m6 c            简明扼要的说,就是政策补贴减少了50%,车企可以得到的少了很多。磷酸铁锂成本低的优势,又成了香饽饽。1 z7 X- K- u: f) f' @, b
            因此,比亚迪适时的推出了刀片电池技术,其实就是通过改变电芯形状,优化动力电池内部的布局空间。按照大家都懂得意思,其实就是减少了动力电池内部的公摊面积,您的得房率不就高了。3 k! h: x6 w1 c4 o" w1 G& }
            不过,这个技术,其实是治标不治本,磷酸铁锂电池在材料方面的落后,并没有得到解决。
, M# F2 }- f- N! [& w; B            来一剂锰药4 O7 [* \: o* l, j
            不管是刀片电池、CTC、CTB,各家车企现在推出的电池升级技术,本质上都是优化电池内部的布局空间,通过增加电芯单体的数量,提升整个电池包的能量密度。3 h  E! t$ B% C; i2 n5 }0 e) I
                        ) }$ d3 F( U$ ~5 U" V8 S
            如今随着锰元素的加入,磷酸铁锂电池似乎一下找到了突破瓶颈的“兴奋剂”。5 U8 f3 E& J9 i( O6 H2 G' I
            从晶格结构层面来看,磷酸铁锂电池是典型的橄榄石结构,您需要记住的就一点,它结构稳定且安全,循环寿命好且不容易发生热失控。
$ |  R; }- \$ N  L, x            唯一的缺点是,留给锂离子移动的空间比较小,这也是为什么磷酸铁锂能量密度低的核心原因。
2 O. |! \4 `- i. a1 s                        
$ X8 m6 P9 C6 M! B: ]- D: O& \            其实发现问题之后,就比较好解决了。在元素周期表上,铁元素与锰元素是紧挨着的“邻居”,化学特性也比较相似,但是锰元素的电压平台比较高。
7 C3 \+ d$ @+ f            在磷酸铁锂电池内,掺入一定比例的锰元素,就提升电芯的电压平台。
/ K1 y% F/ ^4 f! B+ `& C" W            提升电压能带来什么?能量=电压*容量,容量不变的前提下,提升电压能量密度可以提升20%。
  U' C% G1 h* G. l4 f4 w' s            掺入锰元素之后的磷酸锰铁电池,电池单体能量密度基本上可以追上5字开头的三元锂电池。$ B0 d3 y6 g% d; k! G- h+ M3 ^5 u& U
            虽然暂时还没有特别大的突破,但磷酸锰铁电池的体内可没有镍和钴元素,成本一下就下来了。( \7 L) d& f  G/ Z/ H% K. b# M
            再配合上电池整包的优化布局技术,磷酸锰铁电池就是最符合“真香定律”的香饽饽。- Z, D" P2 Q- l6 Y9 U
            锰元素这么好的东西,为什么才被发现?其实早在2015年,比亚迪e6就用过磷酸锰铁电池。
! ]+ q9 b' Z: _; G                        
/ ?7 c( X- x2 T: i) s/ o            之所以到今天,才开始准备大面积应用,主要有两个问题。+ N1 m/ N$ s0 u2 |5 Z) T
            第一,生产技术。虽然只是加入了锰元素,但电池正极的配料比例需要重新调整,原有的生产线也需要全面升级。/ \6 \; n& z' |2 C: A4 f
            第二,材料特性。铁锂是半导体,锰铁锂是绝缘体,导电率很低,这个问题就需要更高的电池包覆工艺来解决。
0 ^& z3 f) X2 c4 o5 M, k: }4 ~, w            这也就是为什么现在很多电池厂家,都在表明需要调整产线,有足够的技术储备的核心原因。

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