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新业·锐见 |新能源汽车电池两大路线之争孰优孰劣?

发表时间:2021-07-28 12:44作者:小新
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作为新能源汽车的核心动力组成部分,电池的性能在很大程度上决定了车辆的综合表现,其技术路线的争论一直存在。究竟哪种电池更适合当前的纯电动车,似乎一直没有一个定论。

目前主流的技术路线是三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种方案,三元锂电池技术路线背后代表着电动汽车的高续航里程,在中高续航车型中普遍应用,磷酸铁锂电池技术路线代表着安全与成本性能更优,在中低续航车型中普遍应用。那么这两种技术路线到底有什么区分和各自的优势呢?本文就这两种电池性能方面的优劣势进行分析。

三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种电池的结构类似,都是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四部分组成,两者根本的区别从材料方面来看,主要是正极材料的不同,三元锂电池指的是正极材料以镍、钴、锰(NCM)三种元素,负极材料以石墨,电解质以六氟磷酸锂为主的锂电池。目前主要应用于电动车行业,是动力电池中的主流电池技术路线之一。磷酸铁锂电池是指正极材料为磷酸铁锂,负极是石墨,电解质为六氟磷酸锂的锂电池。

目前衡量电池好坏的标准主要是从四个要素来看:能量密度、循环寿命、安全性以及成本。能量密度分为单体能量密度和系统能量密度,单体能量密度指单位体积或单位质量所释放的能量,该参数是电动车续航能力的直接影响因素,我们讨论整车的能量性能用的是系统能量密度。

循环寿命指的是经历一次充放电称为一个周期或一次循环,电池在反复充放电后,容量会逐渐下降,在一定的放电条件下,电池容量降至80%时,电池所经受的循环次数就是循环寿命。安全性也就是谈论电池的热失控问题,当电池的热失控到达一定的温度之后,就会出现不可控的状态,导致电池内部的温度直线上升,可能会出现燃烧或者爆炸的危险。

三元锂电池的主要优势在于能量密度高,可以让汽车有更长的续航里程,解决了电动汽车的核心里程问题,但是广为诟病的是其安全性,其热失控温度相较于磷酸铁锂电池来说较低,磷酸铁锂电池的热失控温度在500℃左右,而三元锂电池在300℃左右,在热失控温度区间,电解液会迅速燃烧,产生自燃及爆炸的风险。

而在电池安全方面,磷酸铁锂电池具有优势,在内部或外部受到伤害,电池也不燃烧、不爆炸,并且电池不含任何重金属与稀有金属,成本较低,无污染绿色环保。磷酸铁锂电池主要的缺点是能量密度较三元锂电池来说偏低,而三元锂电池可以通过调整正极材料镍的比例继续升级其能量密度。

除了能量密度以外,其抗低温能力也较差,在气温低于﹣10℃的低温条件下,磷酸铁锂电池衰减得非常快,经过不到100次充放电循环,电池容量将下降到初始容量的20%,极大地限制了北方低温天气的使用。而三元锂电池的低温性能优异,即使在﹣30℃条件下,仍可保持正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

综上所述,三元锂电池因其能量密度高在中高续航车型中普遍应用,磷酸铁锂电池因其寿命更长、成本更低,在中低续航车型中得到了广泛应用。


随着近年来新能源的补贴政策逐渐退坡,国家对电池的补贴越来越少,动力电池的价格也越来越直接影响电动汽车的成本,在新能源汽车强调高质量、低成本发展的背景下,磷酸铁锂电池和三元锂电池的发展格局又面临新的变化。补贴不利的政策下,磷酸铁锂较三元锂电池的成本优势显现,技术革新后的磷酸铁锂电池打破其原有续航里程瓶颈,能够满足400km-600km续航能力要求,鉴于电池性能的大幅优化与其本来的成本优势,车企也在逐渐将磷酸铁锂电池作为新的选择,磷酸铁锂电池逐渐更受青睐。

  时间维度拉长去看,愈演愈烈的技术革新让电池路线之争似乎没有尽头,对于行业来说,动力电池持续的进化带来的是更安全更高效的体验,这也会引领新能源汽车技术与产品的变革,为用户提供更多选择。


作者/梁尚

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