美国的情形也差不多。磷酸铁锂路线在美国从2012年起渐渐“没落”。美国通用汽车2007年时宣布与美国电池厂商A123 Systems合作,用磷酸铁锂电池开发纯电动汽车。2010年通用雪佛兰Volt最后采用了LG化学提供的三元正极材料。
“三元材料与磷酸铁锂之争已经持续多年。2012年前国内都学习美国的磷酸铁锂路线,一看连A123都破产了,风向就开始变了。”上述分析师表示。
不过,国内电池厂目前技术还有差距。一位业内人士告诉记者,很多整车厂都去深圳比克、天津力神等上规模的电池厂寻找机会。天津力神最近直接从华为高价挖了一个团队,研发三元材料的电池管理设计。
国内企业忙转向
奇瑞、江淮和众泰等车企已转投三元。奇瑞新能源汽车副总经理方运舟曾表示,三元材料电池是未来电动汽车动力系统的发展趋势,未来所有奇瑞的电动汽车车型都会采用三元体系电池。一位电池厂商的人告诉记者,奇瑞想做圆形柱的三元材料,和比克、LG、力神都谈过,目前要上市的EQ采用的是万向提供的方形三元材料。
江淮也不甘落后。江淮汽车宣布,在其最新电动车型和悦IEV5中,采用的是天津力神提供的三元材料,预计续航里程最长可达200公里。
北汽新能源电驱动工程部部长俞会根则表示,公司纯电动车型主要采用磷酸铁锂,也在研发三元材料电池。据统计,国内已上市车型中,除了奇瑞QQ3EV使用铅酸电池,其他车型主要采用磷酸铁锂。但即将上市的13款车型中,比亚迪、东风、长安等五款车型依然使用磷酸铁锂,东风启辰、长安福特佳跃使用锰酸锂电池,奇瑞、江淮等四个车企的六款车型,纷纷采用三元材料。
但让很多业内人士担心的是,国内电池企业在三元材料上的生产能力,和日韩企业有较大差距。张小飞博士称,越是复杂的三元材料,对工艺要求越高,元素比例、分子结构、正、负极材料以及隔膜电解液等都需要系统性开导。“除电池本身质量好外,特斯拉最核心的技术优势是电池管理系统。”他说。
以日产聆风为代表的市面上电动汽车电池大多采用便于排列设计的扁平状大电池,而特斯拉却突破性做到了将直径18毫米、高65毫米的圆柱形锂电池用在汽车上。让这些类似于笔记本电脑的小型电池安全高效工作,特斯拉靠的是电池管理系统。
购买一个电池系统测试平台需7万-8万欧元,对一般国内的电池开发企业来说,太贵,它们的做法是交由缺乏电池技术管理的整车厂参与。电池管理系统上的差异,使得国内很多汽车厂家只敢模仿聆风,做成软包或方形,即便采用三元材料做成圆型电池包装,亦难在芯片的一致性方面达到特斯拉的水平。“因为三元材料单只芯片很小,多个芯片组合,对一致性的要求很高”。这导致现在市场上不仅缺好的电池,也缺好的电池管理技术和人才。
“并不因为技术达不到,就不做。”动力电池市场爆发,令一些原本做数码锂电池的生产企业也纷纷向动力电池转移。数据显示,随着电动汽车市场的爆发,动力电池销售额同比增长58%,达到39亿元,储能电池销售额同比增长37%,达到16亿元,且在下半年这一数字还会继续扩大。与之对比,数码锂电池销量增长放缓,只有7.3% 。
市场机会在,但动力电池和数码锂电池完全是两种技术工艺,一位电动车研发人员称,“完全是两个世界的事情”。
该专业人士称,动力电池和数码锂电池是两个维度,动力电池只有0和1,而数码电池则有多个技术梯度,做得最好的可卖给三星、苹果,其次可卖给华为和小米,再其次卖给中兴和酷派。但动力电池只有好与差区分,差的只能砸掉,没有其他可能。
记者在调查采访中发现,厂家普遍的心态是:先做出来。按国家四部委最新出台的新能源汽车补贴政策,根据续航里程对车企补贴。续航里程越长,补贴就越多。相对磷酸铁锂,三元材料的动力电池可以更好地帮助车企达成长续航里程的目标。
三元材料的安全是个问题,特斯拉跑车也经常遭遇质疑。“车企更多将此归结为可以解决的技术问题。”一位业内人士说。
值得注意的是,很多原来做小微的电动车企业,比如众泰,就用三元材料,主要用于低速电动车上,虽然电池技术不行,但卖得很好,也进入了国家补贴目录,价格只有6万多元。这种市场化的应用,对三元材料的成熟有促进作用。
比亚迪抉择
随着国内车厂纷纷转向三元材料,比亚迪还要继续坚守磷酸铁锂吗?
比亚迪董事局主席王传福在接受记者采访时表示,相对于三元材料,磷酸铁锂更安全,目前比亚迪电动汽车全部用磷酸铁锂电池,是在综合考虑了安全、成本、寿命后的选择。但未来比亚迪不排除会在小型电动汽车上引用能量密度更高的材料电池,“不一定是三元”。
王传福说,“几种技术我们都有,会根据不同市场需要进行对应的匹配。”
王传福称,比亚迪最新研究出的磷酸铁锰锂电池,可将能量密度提高60%以上,接近三元材料的水平。随后,比亚迪董秘吴经胜表示,该款电池计划于明年实现量产,将主要应用于比亚迪的自产车辆。
如果比亚迪真能做到磷酸铁锰锂量产,可谓是电池行业的一大进步创新。“这非常了不得,它可以满足所有中型及以下车型一般意义上电动汽车的基本性能需求。比如续航里程350公里以下的都可满足。”他说。
据王传福介绍,目前三元材料中的钴地球储量稀缺,而磷酸铁锰锂材料中的元素储量丰富,从经济性上考虑,比亚迪选择了这个路线。
从过往价格来看,传统磷酸铁锂电池的价格远低于三元材料电池。由于三元材料中的钴元素稀缺,价格一直处于高位。而新的磷酸铁锰锂电池中加入的锰元素,其储量十分丰富,因此成本上或将继续保持优势。
不仅如此,应用环节中的成本下降将更加明显。“一方面,提高能量密度有助于减少车载电池的数量。另一方面,由于电池自重较重,电池减少还能有效降低车身重量,从而进一步节约能耗。”一位业内人士说,“目前新能源车中电池的成本占比超过了三分之一,降低的成本将直接反映在车价和用车成本中。”
但资本市场人士对此存疑。上述中银国际分析师表示,加锰在学术界争议很大,担心很多性能可能会变化。即便放在小微的电动车上使用,也只有比亚迪和一些科研机构玩,不像三元材料,很多人一起做,整个产业的成熟度会更快提升。
国金证券最近的一份研究报告分析认为,磷酸铁锰锂短期应用难度较大,目前国际上也还没有具备磷酸铁锰锂规模化生产能力的企业,只有Phostech 和大阪水泥实现了中试性小批量生产。虽然比亚迪公司宣称明年可以量产,困难仍然不小。
该报告提出,目前生产的磷酸锰铁锂材料存在比表面积大、极片制作加工困难和电压双平台等两个主要问题。
其量产难度表现在两个方面:一是电解液的配套问题。因为磷酸铁锰锂的电压为 4.1伏,需要专门针对磷酸铁锰锂开发特种电解液,既要耐高压,又要抑制锰的溶解,还要兼顾低温性能,难度较大。二是电池的特征改变。磷酸铁锂一旦用上锰,其长寿命、功率特性、倍率特性,低温性能等已有优势都会消失。如果仅仅为了21%的理论能量密度上升,有些得不偿失。
不过,比亚迪也并不像过去一样非磷酸铁锂不可,王传福最近在接受记者采访时表示,比亚迪生产的数码电池多是三元材料,“如果市场有需要,我们也会考虑多元化技术路线”。
比亚迪在三元材料拥有一定的技术储备,其手机电池就是使用三元材料,如果比亚迪要转向并不难。只不过,比亚迪在电池上的优势就没有了。
续写锂电传奇:解读石墨烯
石墨烯新技术有望大幅提升锂电池容量
一天不到就用完的锂电池是不少人在使用智能手机等电子产品时最大的烦恼。近日,在厦门大学发布的一种基于石墨烯技术的新型添加剂有望解决这一难题。
在当天举行的“石墨烯应用技术研讨会”上,美国蓝石科技与辉锐科技联合发布了这一最新合作成果。这种硅基高能负极材料添加剂可大幅度提升电池容量,且具有很高的稳定性。
锂电池广泛应用在手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴电子设备、电动汽车等众多产品中。正常使用下,一个2500毫安时的锂电池往往撑不过一天,因此业界一直在努力实现电池容量的突破,但锂电池的容量提升在目前已经遇到技术瓶颈。
研讨会上,美国蓝石科技首席执行官赖中平博士在其“大面积石墨烯制备及其在锂电池负极材料应用”的报告中介绍,石墨烯优异的导电性能可以提升电极材料的电导率,进而提升锂离子电池的充放电速度;石墨烯的二维层状结构可以有效抑制电极材料在充放电过程中因体积变化引起的材料粉化;石墨烯还能很好地改善锂电池的大电流充放电性能、循环稳定性和安全性。
他预计,新技术在短期内可实现锂离子电池20%的容量提升,在3-5年内达到容量提升50%的可能性非常大。
除了在容量上的大幅度提升,赖中平说,新技术还能成倍缩短充电时间,可使电动汽车一次充电行使500公里以上,推动电动汽车尽早进入家用。

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