《特斯拉也将换装磷酸铁锂,三元锂电池还有未来吗?》

  • 来源专题:数控机床与工业机器人
  • 编译者: icad
  • 发布时间:2021-03-10
  • 众所周知,动力电池是新能源汽车的"心脏",随着新能源产品销量的增加和市场认可度的提升,未来不到5年的时间里渗透率将大幅提升至25%,意味着电池行业的年复合增长率将超过40%。未来的市场非常大,预计2023年会达到爆发状态。

    在更先进的固态电池和氢燃料电池普及之前,磷酸铁锂和三元锂电池一直作为市场主流的两种电池存在,且由于能量密度高,能更好解决用户里程焦虑问题,在新能源发展的重要阶段中三元锂电池逐渐占据了主流地位。不过在近两年,二者的比例却悄然发生了变化。

    2月25日,特斯拉CEO马斯克在推特上表示,特斯拉将把一些电动汽车的三元锂电池换成铁锂电池。据他的解释,因为镍元素供应短缺,且价格高昂,从年初至今累计已上涨16%,于是换成了成本更低的锂电池。此前我们在为大家展示工信部申报信息的时候也的确看到了换装磷酸铁锂电池的Model 3。作为目前国内市场销量最好的电动品牌,如果特斯拉都选择更换电池,那么三元锂电池的未来的确会更加渺茫。

    三元锂电池是以镍钴锰酸锂做为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池,而磷酸铁锂电池不含有贵重金属材料,二者在原材料成本上就有一定差距。并且,三元锂电池液态电解质易燃易爆,在长期使用过程中容易触发热失控,在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,造成安全隐患。而磷酸铁锂电池耐高温的能力明显更强,这也是在电动车事故频出的当下,更多企业选择更换电池的原因之一。

    数据显示,尽管目前电池领域对镍的需求占比仅为5%左右,但在高镍技术路线以及全球电动汽车规模快速放量的带动下,预计到2025年全球动力电池对于镍的需求占比将提升至20%左右。在此前提下,各车企开始纷纷研究起了动力电池项目,以比亚迪的磷酸铁锂刀片电池获得成功为例,磷酸铁锂在这场动力电池之争中逐渐夺回了上风。

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  • 《欧阳明高:三元锂电池和磷酸铁锂要均衡发展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-12-26
    • "今年前期疫情冲击非常大,对整个新能源汽车市场产生了一些影响,由此2025年新能源汽车新车销量目标也从25%调整至20%。"11月26日,中国电动汽车百人会论坛(2021)媒体沟通会上,中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,目前来看市场比预期的要好一些,预计今年新能源汽车的产销量和去年相比不会有太大变化,且主要为私人购买,产品结构也更加丰富。   在新能源汽车最开始产业化时,相关人员曾提出了"两头挤"的产业化推进战略,即从大客车和微型车两头推动,逐步挤入中间的轿车市场。现在,新能源行业进入新的"两头挤"格局,即从高端和经济型电动车两头,挤向中间性价比车型市场。"新格局是业内所期待的。特斯拉进中国市场时,国家采用非常开放的态度,目前来看政策是正确的。它一方面使很多消费者打消了疑虑;另一方面也加速了中国企业进步。"欧阳明高如是说。   从三方面保证电池安全   在新能源汽车平稳发展的同时,电池安全仍然是关注的焦点。欧阳明高称,目前应对安全问题的主要方式是从本征安全、主动安全、被动安全三个方面来解决。   所谓本征安全,就是电池安全是设计出来的、制造出来的,所以必须从设计、制造的角度,从根子上来提高安全水平,这就是本征安全,也叫"本质安全"。   "以前设计电池时,对电池发生热失控的机理并不是很熟悉,尤其是当材料体系发生变化的时候。现在对高镍三元电池热失控机理,从科学层面上基本上搞清楚了。欧阳明高指出,目前比能量250瓦时/公斤以下的电池基本没有问题,重点攻关的是300瓦时/公斤的高镍三元电池。虽然在实验室做出来的都能达标,但这并不等于大批量生产的质量控制完全能达标,还需要一个过程,预期这两年可以做到。   电池的主动安全则要靠控制,靠电池管理系统把使用边界控制好,不要出现不允许、超出边界的情况发生等等。针对现阶段存在的问题,欧阳明高指出,"主动安全的控制、监控与管理是整车厂承担的,但是整车厂对电池的理解总体上还没有完全到位,整车厂原来不搞电池,初期大多数是由电池厂帮助做。整车厂承担了这个责任,要有一个适应过程。大概也需要一两年时间。"   被动安全则是要求一旦电池热失控之后,要让它不造成事故。目前电池事故还没有伤过人,但是燃烧起来影响很大。欧阳明高指出,现在要做的是通过被动安全让电池不烧起来。"当然有些极端情况,如电池包与井盖相撞,这无法避免。更多情况下,让热失控不烧起来是可以做到的。从技术角度可以做到,但是从工程角度、从大规模应用角度,目前还是偶尔会发生一些,但是会越来越少。"   三元锂电池和磷酸铁锂要均衡发展   今年以来,另一个备受关注的话题是三元锂电池和磷酸铁锂技术路线之争。磷酸铁锂以前不能用于轿车,主要是体积比能量偏低。同样的体积装不了足够的电池使它跑到400公里以上。如今刀片电池等技术使得磷酸铁锂电池体积比能量提升了约50%,加上其本身具有安全性能高、使用寿命长、成本相对低等特点,因此销量出现大幅回升。最近三个月磷酸铁锂电池装车量同比上升都在100%以上。   "并不是说三元锂电池就不好,要均衡发展,三元锂电池和磷酸铁锂都得要,当然必须要在安全的基础上进一步提高比能量。"欧阳明高特别指出,目前中国电池由于性价比很好,大量对外出口,但是全世界不可能永远用中国电池,所以技术竞争、技术竞赛永远都会持续下去。欧盟即准备2025年实现电池全部自给。“因此我们也需要不断提升技术,科技创新是无止境的。”   国外对全球电池发展曾预测,2030年全球动力电池装机量大约为2900GWh,为2018年100GWh的近30倍。欧阳明高则进一步预计,中国市场未来10年动力电池装机量会增长10倍,到2035年可能会增长20倍。这意味着动力电池技术和产业未来都将大有可为。   燃料电池技术产业链在中国已经建立   对于氢能燃料电池而言,今年也是大火的一年。"近两年来,中国燃料电池取得了巨大进步,和五年前相比,各种性能指标都出现了大幅提高。"欧阳明高举例称,寿命和五年前相比提升了300%,"十三五"初期是3000小时,现在普遍达到12000小时。燃料电池技术在中国的产业链已经建立起来,空压机、燃料电池膜等价格也在大幅下降。   欧阳明高指出,燃料电池行业已经不是一个小行业,企业都在你追我赶,整车产品,我国的相关商务车产品已经与国外打平,甚至实现了超越。他预计,今后几年氢燃料电池汽车,无论是规模,还是量级都会有很大的提升。   对于今年年底实现8千到1万辆的氢燃料电池车推广指标,欧阳明高表示,还是有信心的。他指出,国家的氢燃料示范推广项目一旦开始,估计明年会腾飞。   不过,加氢站目前有些关键设备还要进口。欧阳明高透露称,最近清华团队牵头在做冬奥会氢能出行示范项目,一直在协调加氢站和氢安全事宜。与纯电动车不同,氢安全更多不在车内,而是需要关注氢能的制储运等环节,这些都需要大型能源企业的进入,目前中石化已经宣布要在全国加油站建立加氢设施。   欧阳明高坦言,燃料电池相关技术研发方面,我国还需要加强,比如压缩机,国外有离子压缩机,国内没有。现在全球和氢基础设施相关的企业基本都已经进入中国。中国燃料电池发展目前还需要借助国际力量。   "冬奥会期间北京、张家口要建30个加氢站。目前已经完成订货,明年年底之前会全部到位。"欧阳明高称,下一步正在思考氢燃料电池长途重卡的发展,其核心问题是如何实现经济性。   现阶段充电与换电不是非此即彼关系   充电与换电也是今年非常"热"话题。欧阳明高认为,现阶段两者不是非此即彼。   "换电,现阶段看对提高销量是有好处的,因为用户不用担心电池贵、电池寿命不够长、电池不够安全、电池用完如何处理等问题。"欧阳明高称,对于商用车,不管是大商用车还是共享车、出租车而言,原则上换电是一种不错的商业模式。但对于私家车而言,中长期看最好的方式还是充电,包括平时在家或者单位慢充(将来还有车网互动),高速公路长途时超快补电等。   他给出的理由是,要看到V2G和大功率快充技术的发展后劲。现在国网已经开始在北京试验V2G车网互动充电模式了,私家车在家里充电时候,车网互动时候充电要花钱,但还可以卖电。现有的车网互动的志愿者已经做到充电和卖电平衡,甚至挣钱。如果未来能够普及,用户可能不会愿意把电池给租赁公司。   事实上,现在欧洲已经实施350千瓦大功率快充。国内也在联合开发超快充电系统,对一个续航600公里的车,5分钟可以补两百公里的电,这在技术上可以实现,同时这种不充满的快速补电也不会影响电池的安全和寿命。   换电在哪里最有意义?欧阳明高认为,在长途重型卡车。在他看来,今年可能是卡车电动化的元年,公交车基本上都已实现电动化,接下来的增量主要在卡车。欧阳明高特别指出,换电对于轿车是个备选项,但对于卡车是必选项。   "新能源汽车未来发展的预期会比我们想象的好。"欧阳明高称,有国外机构预计,2030年全球纯电动车会在三千万辆到三千五百万辆之间。我国如果按照2030年新能源汽车占比达到40-50%,那时汽车总产量将达到3500万辆车是可能的,新能源汽车也将超过了1500万辆。虽然具体数字和实际可能有所差别,但符合趋势。   欧阳明高强调,新能源汽车的重点是新能源。原先只说电动化,没有说能源,在碳排放、碳中和的大背景下,必须转型强调新能源,新能源汽车要使用新能源。   当前,中国的碳净排放100亿吨,等于2050年巴黎会议规定的全球的碳排放指标。2060年要实现碳中和,碳中和就是净排放为零。这首先要靠能源体系的去碳化,而能源体系的去碳化要靠新能源汽车储能,这是下一步新能源汽车的目标。用新能源汽车带动新能源革命,实现高质量发展。   "如果我们把新能源汽车规模化,再把新能源革命带动起来,传统的汽车、能源、化工行业都将发生天翻地覆的变化,真正实现汽车代替马车以来百年未有之大变局。"演讲最后,欧阳明高如是说。
  • 《磷酸铁锂电池被疯抢》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-11-26
    • 当前电动车的购车成本居高不下,与电池的价格降不下来有不少关系,虽然不少电池厂商表示,这个市场价已经接近盈亏平衡点了。 但是由于上游原材料市场的价格波动,电池产品也难免会出现价格波动。当前,随着磷酸铁锂电池重新被车企积极拥抱,产能供需形势发生变化,其价格也将会迎来新一波的增长。 日前,据媒体报道,磷酸铁锂迎来年内的首次涨价。江西智锂科技于11月19日发布《价格调整说明函》,该公司决定自11月19日起将磷酸铁锂订单价格每吨上涨1000元。 另据行业网站,11月中旬以来,磷酸铁锂正极企业发函涨价,目前行业均价由最低的3.3万元/吨提升至3.5万元/吨,提升幅度约2000元/吨。 此外,中汽协发布的数据显示,10月份磷酸铁锂电池共计装车量同比增长127.5%,环比上升3.5%。这已经是磷酸铁锂电池连续三个月同比增长翻倍。 业内人士认为,目前磷酸铁锂电池的安全性和低成本,以及行业和市场对电动车高续航更理性的认识,都推动了磷酸铁锂电池新一波的市场渗透。 分析师预计,随着补贴退坡、技术水平提升等原因,未来磷酸铁锂的市占率有望追平或超过三元电池。 当前,磷酸铁锂电池与三元锂电池相比,最大的优势除了安全性稳定之外,还有就是成本占优,当前磷酸铁锂的成本要比三元锂电池便宜两成左右。 对于那些大型客货运车辆、大型船舶、专用车来说,磷酸铁锂电池也是更好选择。 同时,企业方面,2020年三季度以来,德方纳米、贝特瑞、湖南裕能、湖北万润等铁锂正极龙头企业,以及电池厂比亚迪、国轩高科等电池厂商均已满产,对应约12万吨需求,2020年预计铁锂正极有效产能约为20万吨。 值得一提的是,比亚迪目前已是全球最大的磷酸铁锂电池厂商,而在此后磷酸铁锂电池市场份额增加,价格同步上涨时,比亚迪凭借着规模优势,或将首先受益。