为何比亚迪坚持使用磷酸铁锂离子电池？磷酸铁锂离子电池有什么特点通风软管
2022-10-10 00:45:13 博诚机械网
为何比亚迪坚持使用磷酸铁锂离子电池？磷酸铁锂离子电池有什么特点
从电动汽车列入国家863高科技发展计划，到新能源汽车产业列入国家七大战略新兴产业，国家四部委从2009年开始执行两轮新能源汽车补贴政策，我国新能源汽车产业近十年来得到了快速的发展，但我国新能源汽车动力锂电池的发展一直存在方向性争议：锰酸锂、三元锂、磷酸铁锂之争始终没有平息。
抛开复杂的技术孰优孰劣之争，我们只要搞清楚我国新能源汽车产业要得到快速发展，真正能实现弯道超车的关键因素和依托点到底是什么，那么，新能源汽车动力锂离子电池的方向选择，就不应该是一个复杂的问题。
事实上，这些关键因素和依托点，业界早已形成了共识：一是，我国新能源汽车的发展，必须保证使用安全可靠、性能稳定和成本低廉的动力锂电池，其中，安全可靠是首位的，没有安全就不会有新能源汽车产业的未来；二是，在技术上应该能超越和领先发达国家和地区的，而非总是处于追赶状态，只有这样，我国新能源汽车产业才能真正实现弯道超车。
搞清楚了我国新能源汽车发展的关键因素和依托，针对我们行业的现实情况，再来比较一下三元和磷酸铁锂的现状与发展方向。
低温磷酸铁锂电池3.2V 20A
-20℃充电，-40℃ 3C放电容量≥70%
充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
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一、假如继续发展三元，我们的动力锂离子电池将永远处于追赶状态，不仅实现不了弯道超车，而且将丧失新能源汽车的安全性。
目前，改性锰酸锂和三元锂的核心技术，都掌握在日韩公司手中。尤其是三元锂，无论是技术、工艺还是设备，日韩行业龙头都已达到非常成熟稳定阶段。
目前，三洋、松下和三星SDI的18650三元锂离子电池，容量已做到3.1AH以上，而国内最知名的三元锂离子电池公司的18650电池，容量也不过做到2.2AH左右。三洋、松下和三星SDI批量生产的18650三元锂离子电池，在电压、容量、内阻、放电平台、恒流比等几项关键电池指标的一致性已超过90%，可以不用分容配档即可成组，而国内很优秀的三元锂电生产公司也无法做到。
假如我国新能源汽车动力锂电池的发展方向定位于发展三元锂电，不仅长期处于追赶日韩公司状态，而且因缺乏关键技术、工艺和设备，已陷入到了一个发展瓶颈。
以容量提升为例，国内很优秀的18650型三元锂离子电池，容量在2.2AH左右已不断出现安全问题，假如没有大的技术和工艺突破，仅在材料改性方面或提高极片压实密度来提升容量，不仅会大幅降低电池的循环性能，更严重的是，三元锂电的安全性问题会更加突出。
低温高能量密度18650 3350mAh
-40℃ 0.5C放电容量≥60%
充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%
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使用安全，是新能源汽车发展三大关键要素之首。特斯拉采用了三元锂电中最好的松下电池，也防止不了五周之内三次着火。万幸的是，有特斯拉先进的整车安全设计才没有引发人身伤亡，而我国新能源汽车公司在整车安全设计方面，又有几家能达到特斯拉的水平?
技术严重受制于日韩公司，规模也远不如日韩公司巨头。三星SDI今年一次性将18650－2.2ＡＨ的电池销售价格降至1美元/只，几乎将国内同行逼上绝境。
在国内三元动力锂电池性能和价格都无法与日韩巨头相比的情况下，假如我们在新能源汽车动力锂电池上坚持三元路线，恐怕我们还在追赶路上，就已经被国际巨头给扼杀了，更无从谈什么弯道超车。最终结果将跟传统汽车发展相同，高端车和核心技术依然源自国际巨头，即使我们让出了市场也换不回核心技术。
磷酸铁锂离子电池则不同。日韩公司基本没有涉足，国际重要竞争对手来自美国。虽然两个基础专利有一个在美国(A123和Valence是美国磷酸铁锂离子电池的重要代表)，但我国与美国的技术水平相差不大，而且我国是全球在磷酸铁锂领域投入最大、产销量最多的国家。
随着万向集团收购了A123，事实上我国公司已经掌握了磷酸铁锂离子电池全球最高端的技术和工艺。而磷酸铁锂离子电池在安全性和循环寿命上相关于三元锂电的绝对优势，正是我国新能源汽车关键要素所在和发展所需。只要明确其发展地位，加大投入固化这一优势，我国新能源汽车就完全有弯道超车的可能。
二、选择三元，顶层设计缺乏前瞻性，全球镍、钴资源紧张，其大量应用将导致市场价格暴涨,尤其我国这两种元素的贮量根本无法支撑。
三元锂电的材料配方，无论是镍钴锰酸锂，还是镍钴铝酸锂，都离不开两种贵金属，即钴和镍。这两种金属在我国都很匮乏，在全球储量也有限。其中，我国钴的使用量90%以上都要进口，镍重要用于不锈钢生产，这两种贵金属都有国际期货交易，价格不仅高且波动很大。
假如我国确定以三元锂电为重要的动力锂电池发展路线，按照政府规划，到2020年，新能源汽车产量达到200万辆，新能源汽车保有量达到500万辆。按每辆新能源汽车动力锂电池平均带电量80KWH计算，500万辆新能源汽车所需电池就达4000亿WH电池，这还不包括用于更换和备用的电池。这种需求一旦推向市场，将很快推动钴、镍期货价格暴涨，从而带动其现货市场价格暴涨，三元锂电未来的价格走势将直线上升。
我国新能源汽车推广没有达到政策预期目标的一个很大的原因，就是价格居高不下。其中，最重要的原因，就是占据新能源汽车成本近50%的动力锂离子电池价格居高不下。三元路线的结果，就是新能源汽车价格更高，要求政府的补贴也要更多，永远无法实现市场化推广。
磷酸铁锂离子电池则刚好相反，不含任何贵金属，而且生产正极材料的重要原料氧化铁、碳酸锂在我国储量非常丰富。假如下游新能源汽车市场需求放大，其上游材料在规模效应的推动下，成本将直线下降，占据磷酸铁锂离子电池成本超过30%的正极材料价格的下降，将促使磷酸铁锂离子电池价格的迅速下降。
三、整车安全设计上，我国新能源汽车使用三元锂电作为动力锂电池，会存在巨大安全隐患。
特斯拉三次着火中，其中一次为金属片划破电池引发的，但因特斯拉整车安全设计完善，三次着火并没有引起人员伤亡。三元材料的脱氧温度是200℃，放热能量超过800J/g，三元锂电无法通过针剌实验，表明了三元电池在内部短路的情况下，很容易引发安全事故。
目前，我国新能源汽车整车安全设计，短时间内根本无法达到特斯拉的水平，使用三元锂电作为新能源汽车动力锂电池存在巨大安全隐患。事关乘客人生安全，这种安全隐患哪怕是十万分之一的发生概率，也是不能接受的。
磷酸铁锂离子电池在高温下的稳定性，可达390℃以上，保证了电池内在的高安全性，不会因过充、温度过高、短路、撞击而出现爆炸或燃烧，可以轻松通过针剌实验。这一安全性特点，对我国还处于幼稚期的新能源汽车产业来说，是最合适的。
四、从我国新能源汽车使用对象的消费特点和习惯来看，三元锂电并不适合做我国新能源汽车动力锂电池。
特斯拉被称为富人的玩具，装配电池容量设计续航里程为400KM，但大多时候，实际运行也就200KM左右，属浅充浅放，因而循环寿命有所保障。但我国新能源汽车大多用于公交、政府公务、专用车和居民乘用车，其使用特点是，每天大多有固定线路和频次要求，属深充深放，三元锂电在DOD95%以上的条件下，容量衰减速度很快，循环寿命仅为磷酸铁锂离子电池的一半不到。
新能源汽车平均使用8年以上，动力锂离子电池假如处于深充深放的条件下，维持80%以上的容量，三元锂电使用寿命将不到三年，而磷酸铁锂离子电池基本可以满足8年的使用要求。
在目前国家相关补贴政策的条件下，首次购买新能源汽车有政府相应补贴，但二次采购电池并无补贴。三元锂离子电池在新能源汽车使用周期内，要更换两次电池，将极大新增使用者的经济负担，而不会为终端使用者所接受。
假如三元锂电要获得与磷酸铁锂相同的使用寿命，其只能浅充浅放，需新增至少50%以上的电池容量。如此，其能量密度较高的优势将丧失，体积将比同性能磷酸铁锂离子电池大，电池重量也会更重，其价格更是远高于磷酸铁锂离子电池。
2011年五月，装配了韩国LG化学三元动力锂离子电池的美国通用最经典混合动力汽车沃蓝达，在美国进行碰撞测试。第二次测试发生了浓烟和明火，第三次测试七天后发生了自燃，因此受到美国国家公路交通安全管理局NHTSA的调查，加上投入市场仅一年的近6000台沃蓝达，因批量出现电池容量衰减至80%以下而大量召回。LG化学作为全球三元锂电的领先者，其生产的三元锂电的安全性和容量保持率尚且如此，正说明了三元锂电事实上并不适合装配于新能源汽车。
五、磷酸铁锂离子电池将最适合未来电动汽车的发展。
可以预见的是，未来纯电动乘用车、专用车的发展，将具有如下特点：一是形成三类车型，即1.3吨以下，1.3～1.7吨和1.7吨以上。对应每度电，分别实现续航里程10KM、8KM和6KM，对应装配电池重量，也分别为300KG、500KG和800KG左右。二是所有电池都装配直流快充和交流慢充两类充电方式。三是无论车身还是底盘都将使用新材料，走轻型化复合材料路线，如铝合金、碳纤维复合材料等。
因而，我国未来电动汽车的发展，对动力锂电池要求其能量密度高一点低一点都不再是重要问题，因为整车从安全性、重心稳定性设计，要保持一定的重量。车身和底盘轻一点，电池重一点，将是一种全新的汽车系统设计---车身和底盘进行轻量化设计，磷酸铁锂离子电池组进行配套设计，来保证车身重量和车身重心稳定。
新能源汽车能否大规模普及推广的关键，是使用安全、性能稳定可靠和成本低廉，只有如此，才能为市场所接受和大众所喜欢。
磷酸铁锂离子电池，能保证组合能量密度达到100～120WH/KG,加上其最好的安全性和可预见的经济性，必将是我国新能源汽车动力锂电池发展的最佳选择。
我们只有不怀疑、不懈怠和不折腾，相信二十年后，我国的新能源汽车已是大行其道，而其心脏一定是磷酸铁锂动力锂电池。
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