尽管马斯克一再强调,磷酸铁锂(LFP)电池的性能已经得到了改进,且价格更加便宜,但体验了相关车型的部分车主还是抱怨续航里程存在「断崖式下跌」。Model 3装载的这套宁德时代LFP电池,被指出相较NEDC数据大幅缩水。不过,即便顶着这样的质疑,马斯克还是宣布,未来所有的特斯拉「标准续航版」车型都将换装磷酸铁锂电池。
紧跟着,小鹏汽车今天也正式发布了搭载磷酸铁锂电池版本的P7和G3,价格比之前的同级别三元锂电池版本略低,电池容量少了10.6kW/h,整车质量重了30公斤。
从政策约束到市场选择
2019年初,国家发改委颁布的《汽车产业投资管理规定》开始实施。新规在动力电池投资方面取消了「能量型车用动力电池单体比能量应不低于300Wh/kg,系统比能量应不低于220Wh/kg」的要求。不过,就在同年,磷酸铁锂电池在乘用车领域的人气仍然低迷,市场占比仅为4.1%(数据来自智研咨询)。而就在补贴政策颁布前的2015年,磷酸铁锂的乘用车市占率高达51.4%,在新规实施后的2017年骤降至21.9%。这说明,若无政策约束,LFP电池仍会是近半车企的EV市场化首选。
2020年,随着补贴进一步退坡,成本问题、尤其是电池成本问题,成为了新能源车企亟待解决的任务。因此,在没有电池密度规定约束的2020年,占据成本优势的磷酸铁锂电池在乘用车市场人气攀升。这一年,我国三元锂电池装车量累计38.9GWh,占总装车量61.1%,同比累计下降4.1%;磷酸铁锂电池产量累计34.6GWh,占总产量41.4%,同比累计上升24.7%。是驱动装车量整体同比上升的主要产品。尤其在今年1月,我国磷酸铁锂电池产量为5.2GWh,占总产量的43.1%,同比暴涨493.6%;装车量为3.3GWh,同比增长349.8%,产量和装车量的增速远超三元电池。在11月期间,磷酸铁锂的行业均价一度由3.3万元/吨提升至3.5万元/吨。
「缺镍」只是马斯克的烟雾弹?
那么,包括特斯拉在内的多家车企重新转向磷酸铁锂的原因,究竟是因为政策导向,还是因为马斯克口中所说的「担心镍不够用」呢?
截至目前为止,电池行业普遍认为缺钴才是锂电池生产面临的最大问题,而根据各大研究机构的预测,在高镍三元锂电池需求快速上涨的前提下,「镍短缺」虽然有可能在数年后发生,但显然不至于成为马斯克「最大的担忧」(Biggest concern)。而且,根据特斯拉首席科学家Jeff Dahn此前发表过的一篇论文,他指出「高镍无钴」才是锂电池正极材料的可行路线,这与前者的观点无疑是矛盾的。
「自然界中镍元素在的储备太多了,例如大家日常使用的不锈钢物品制造工序都需要镍,不会存在镍缺失的问题。」一位研究电池技术多年的专家对Auto Byte表示,相信特斯拉和其他车企使用磷酸铁锂电池的原因还是控制成本。而特斯拉换装电池的市场效果也非常明显——根据乘联会数据,起售价降低了2.2万元的「LFP版Model 3」推出一个月后,其单月销量达到2.16万辆,销量环比增加近1万辆。
动力电池路线,「存在即合理」
这位专家还指出,LFP电池确实存在低温状态影响续航的问题,例如在-20℃的同等温度条件下,三元锂电池可能续航减少20%,但磷酸铁锂电池或减少约30%-50%。『既然一种技术能实现应用,就说明它能满足一定市场条件。LFP电池目前已经过99%的新能源商用车进行验证。它和三元锂的技术路线,并没有对错之分。』
从各自优劣势来看,磷酸铁锂电池的正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)电化学性能比较稳定,这决定了它具有平稳的充放电平台,因此,在充放电过程中电池的结构不会发生变化,不会燃烧爆炸,且其材料到250℃才会发生放热现象;相比之下,三元铁锂电池在三元材料中镍钴铝18650电池超过180℃就会自加热,起火后很难控制。因此,我国几乎在对乘用车提出电池密度要求的同期,也对客车、公交系统等商用车提出了「必须使用磷酸铁锂电池」的规定。
不过,LFP的振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。相对的,三元锂电池能量密度优势明显(成组后密度可比LFP电池高30Wh/kg),且更耐低温。
而且,从国内的发展现状来看,不管是比亚迪的「刀片电池」、宁德时代CTP,还是国轩高科的JTM,都能在保证体积不变的情况下,实现进一步提升能量密度,增加续航里程。同时,多家科研机构也都在针对LFP电池的性能进行研发,包括其配套的「极速加热系统」,能够有效缓解LFP电池在严寒环境的里程缩水情况。
(责任编辑:子蕊)
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