9月14日,工信部第374批《道路机动车辆生产企业及产品公告》显示,智界S7将搭配三元锂离子+磷酸锰铁锂电池,也就是备受业界关注的宁德时代M3P电池。磷酸锰铁锂电池通过在磷酸铁锂材料中加入锰元素后,能量密度比磷酸铁锂电池提高20%左右,且理论上成本比磷酸铁锂电池更低。
目前,电动车电池使用的正极材料主要为磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂和锰酸锂等,磷酸铁锂密度较低,仅为每公斤120Wh左右,但其优势是热稳定性好,安全性高,比亚迪等车企选择了这种电池。三元材料能量密度可达150Wh――200Wh,续航里程大,但其劣势在于安全问题,采用它的是特斯拉等。业内对三元材料和磷酸铁锂材料孰优孰劣也一直存在分歧。但在国内,磷酸铁锂电池则占据着上风,三元材料和锰酸锂使用者有限。
成本是比亚迪选择磷酸电池的重要因素。王传福说:“三元材料(镍钴铝)中的钴元素的已知储量十分稀缺,而磷酸铁锂材料则十分丰富。”所以价格也相去甚远。磷酸铁锂电池的成本远远低于三元材料。就算在磷酸铁锂电池中加入了锰,其储量亦十分丰富,价格可控。
新能源乘用车新车型电池类型方面,磷酸铁锂39款、三元电池31款,1款为三元电池+磷酸锰铁锂,是华为与奇瑞合作的智界S7。此外,蔚来申报了8款换电车型,换装电池涵盖三元或磷酸铁锂。
当国内众多厂商纷纷转向时,在磷酸铁锂领域一直保持领先的比亚迪何去何从。比亚迪董事局主席王传福在谈到三元材料时表示,磷酸铁锂电池相较于三元材料更加安全,比亚迪选择磷酸铁锂是在权衡了安全、成本、寿命等因素之后慎重的选择。他说:“三元材料我们也有,会根据市场需求进行发展,如在某些小型车上使用。”
神行超充电池被业内视作全球范围里第一个能够实现4C超充的磷酸铁锂电池,磷酸铁锂材料由于自身属性所限,天然的导电能力就很低,大概只有三元材料的百分之一,百倍的努力将磷酸铁锂材料的导电性能不断优化才能做到和三元锂电池一样的超充。但由于电池正极基于磷酸铁锂材料体系,神行4C超充电池的成本将较三元材料的快充电池有极大削减,这使得电池拥有在性能之外的优势。
据澎湃新闻,由于电池正极基于磷酸铁锂材料体系,神行4C超充电池的成本将较三元材料的快充电池有极大削减,这使得电池拥有在性能之外的优势。
相较于磷酸铁锂,磷酸锰铁锂具有能量密度优势、低温性能优势,其中能量密度高出可达15%-25%左右;相对于三元锂电,磷酸锰铁锂安全性更强。同时,因全球锰矿资源丰富,磷酸锰铁锂成本优势极为明显,将大大降低成品电池综合成本。
除了惹人眼球的“充电10分钟,续航400公里”的充电速度之外,“磷酸铁锂”是业界关注的另一个关键词。据澎湃新闻,由于电池正极基于磷酸铁锂材料体系,神行4C超充电池的成本将较三元材料的快充电池有极大削减,这使得电池拥有在性能之外的优势。与采用三元锂电材料的麒麟电池不同的是,神行超充电池采用磷酸铁锂材料。
三元材料由于具有较高的比容量、充放电过程中不易产生副反应、高温稳定性好等优点,在动力锂电池领域占据主导地位。根据不同的应用场景,三元材料又可以分为磷酸铁锂、镍钴锰三元和镍钴铝酸锂等。
磷酸铁锂材料本身并不适合进行高倍率充电,其本征电导率比较低,仅为三元锂材料的百分之一,大倍率充电时容易热失控,因此目前市场上磷酸铁锂电池普遍的充电倍率在2C-3C。某头部动力电池厂商技术人员直言:“如果用磷酸铁锂做超充电池,负极要做特殊设计,短期内成本不见得低。”
事实上,相较于采用三元锂电池的麒麟电池,采用磷酸铁锂材料的神行超充电池成本更低;但相较于市场上普通的磷酸铁锂电池,神行超充电池目前的成本还暂未显现优势。
行业人士认为,刀片电池为磷酸铁锂材料带来了结构创新,能明显提升电池系统的体积能量比,同时保持磷酸铁锂低成本的优势。因此,刀片电池推动了磷酸铁锂技术的应用,乃至动力电池技术的整体发展。(三元锂材料则有能量密度高、循环性能好等优点,被高端车型青睐)。
公司采用自主研发的生产技术,通过处理磷酸铁锂粉制备碳酸锂、三元粉制备碳酸锂和工业级碳酸锂制备电池级碳酸锂三种工艺流程生产电池级碳酸锂,可为公司的主要产品三元正极材料、以及远期建设的磷酸铁锂产品线的提供主要原材料。目前公司一期年产1万吨碳酸锂提取项目已经投产。
碳酸锂一度被定义为“白色石油”,电池级碳酸锂是锂电池的重要原材料,主要用于磷酸铁锂、钴酸锂以及部分三元锂类的正极材料。
锂电池:小部分为锂电池,包括三元锂和磷酸铁锂,可以取下电池充电。锂电池价格在铅酸的一倍以上,三元锂又高于磷酸铁锂。磷酸铁锂天冷续航损耗能到一半,但安全性高的多。
为什么对于这套方案听起来显得有点复杂呢?为了玩转磷酸铁锂,开辟多条战线的情况下,宁德时代有必要花这么多工夫在神行电池身上吗?其实换个思路,神行电池这套技术方案,套在三元锂电池身上,难道有啥难度吗?甚至由于都能达到800V的要求,磷酸铁锂与三元锂可以在一个先进技术的维度下进行“勾兑”。不同的级别,不同的比例,不同的效果。至于说三元锂,那就是宁德时代的主场了。
这种高比能的动力电池产品上车之后,有望改变当前三元锂、磷酸铁锂两种材料体系的动力电池产品占据市场主导地位的格局。
当前,磷酸铁锂电池、三元电池已经成为主流技术,各家电池企业在磷酸铁锂、三元电池等材料领域的技术差距已经在缩小,更多的是拼产线良率、拼工艺、拼制造和拼规模化能力。
而这一切都源于其深厚的技术储备与研发突破。目前亿纬锂能已经形成锂原电池、三元软包、三元方形、三元圆柱、铁锂方形的全形态锂电池谱系,并在46系列大圆柱、大铁锂电池率先布局,成为公司先进电池技术代表产品。
亿纬锂能是行业内少数同时掌握消费电池和动力电池核心技术的锂电池平台型龙头企业,已经形成锂原电池、三元软包、三元方形、三元圆柱、铁锂方形的全形态锂电池谱系,在46系列大圆柱、560Ah大铁锂电池方面技术先进。
电池的性能和能量密度主要取决于正负极材料,目前材料体系以三元、锰酸锂和磷酸铁锂为主;封装形式则主要有圆柱、方形和软包。
自车规级动力电池量产装车以来,最核心的材料路线没有变化,依旧是磷酸铁锂和三元,为什么这几年电池快充性能突飞猛进?
另外蔚来电池的电芯虽然是采购宁德时代、中创新航的,但PACK是自己完成的,并且75度电池包还创新的把三元和磷酸铁锂混在一起,既有磷酸铁锂安全、循环寿命长的优势,三元的加入则弥补了磷酸铁锂SOC估算不准的劣势。同时蔚来还有自己的电池研发团队,主攻46系大圆柱电池。
为了实现能量存储和释放过程中的化学稳定性,即电池充放电循环的安全性和长寿命,我们需要一种电极材料,在需要活泼的时候活泼,在需要稳定的时候稳定。经过长期的研究和探索,人们找到了几种锂的金属氧化物,如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料,作为电池正极或负极的活性物质,解决了上述问题。如上图所示,磷酸铁锂的橄榄石结构也是一种非常稳定的正极材料结构,充放电过程中锂离子的脱嵌,并不会造成晶格坍塌。
2020年,发布结构创新刀片电池,不改变电池材料,只改变结构,使电池内能容纳更多电池组,弥补了磷酸铁锂能量密度不如三元锂电的劣势。