以鎳鈷鋁為代表的三元電池,則在180°就會(huì)分解并釋放出氣體,并且反應(yīng)更加劇烈。
這一局迅速有了結(jié)果,鐵鋰電池勝。
2、能量密度
磷酸鐵鋰電池由于材料的緣故,放電平臺(tái)的電壓更低,只有3.2V;且壓實(shí)密度很低,只有2.2~2.5左右,這些都導(dǎo)致了磷酸鐵鋰電池的理論能量密度不高,只有178wh/kg。
而磷酸鐵鋰的領(lǐng)先廠商比亞迪目前已經(jīng)把電芯單體的能量密度做到了147wh/kg,比亞迪電池事業(yè)部老總王文峰宣稱要在2018年把磷酸鐵鋰做到160wh/kg。
這已經(jīng)是相當(dāng)了不起的成就,但已經(jīng)逼近這一電池路線能量密度的理論上限,未來很難再有大的提升。
而反觀鎳鈷鋁(NCA)三元電池(特斯拉采用),當(dāng)前18650電池能量密度是245wh/kg,未來在model 3上使用的20700電池要把能量密度做到300wh/kg以上。
國內(nèi)很多產(chǎn)商選擇鎳鈷錳(NCM)三元鋰電池技術(shù)路線,它的理論能量密度上線是280wh/kg,大疆無人機(jī)身上的鋰電池就是使用的這種鋰電池,當(dāng)前80%的無人機(jī)鋰電池由廣東的廠商供應(yīng)。
我看了一下參數(shù),當(dāng)先規(guī)?;a(chǎn)后的鎳鈷錳鋰電池的能量密度可以做到190wh/kg的水平,距離理論密度上限還有較大距離,還有較大提升空間。
在不久的未來,理想情況下能量密度可以做到230wh/kg以上,電池組整體的能量密度依然可以做到200wh/kg以上,比磷酸鐵鋰高40%左右。
另外磷酸鐵鋰壓實(shí)密度較低,這就導(dǎo)致了同等電池容量下,磷酸鐵鋰的體積更大。
經(jīng)對(duì)比測算比亞迪e6電池組和特斯拉model s的電池組后得出結(jié)論,同等電池容量下,磷酸鐵鋰的體積要比鎳鈷鋁三元電池大48%。
把能量密度和安全性這兩個(gè)參數(shù)放在一起評(píng)價(jià)我們就可以發(fā)現(xiàn),能量密度和安全性這兩個(gè)指標(biāo)是一對(duì)天生的敵人,其實(shí)通過最簡單的物理學(xué)和化學(xué)知識(shí)我們就可以知道,能量密度越高,它就越不穩(wěn)定,越不安全。
3、循環(huán)壽命
在評(píng)價(jià)這個(gè)方面的性能時(shí),我接接觸的信息讓我頭疼。
就以磷酸鐵鋰為例,有文章說壽命是2000次,王傳福說他的鐵鋰電池壽命能達(dá)到4000次以上,甚至還有文章說全周期壽命能達(dá)到2萬次。
差距如此之大的數(shù)據(jù)令我頭暈,需要反復(fù)仔細(xì)甄別才能有一個(gè)正確認(rèn)知;后來發(fā)現(xiàn)以上說法都“不錯(cuò)”,只不過是他們?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同罷了。
說壽命只有2000次的,是按照1C充電倍率反復(fù)沖放,電池容量在標(biāo)定容量80%以下時(shí)即認(rèn)為壽命終止(這是一個(gè)極其嚴(yán)苛的充放電測試,1C的速率意味著1小時(shí)把電池充滿)。
王傳福口中的4000次,則更可能是通常使用條件下,根據(jù)大量已經(jīng)上路的e6運(yùn)營實(shí)測的結(jié)果。
而最后所謂2萬次則是全使用周期下的結(jié)果。
因?yàn)殡姵厝萘康陀跇?biāo)定的80%并不意味著這個(gè)電池徹底不能用了,畢竟還有80%的容量,此時(shí)的電池可以取下來梯次利用,用作儲(chǔ)能電站,在合理電流合理溫度合理使用環(huán)境下可以達(dá)到2萬次的反復(fù)充放電。
但無論怎樣,磷酸鐵鋰的使用壽命都明顯長于三元電池。
三元電池在1C充放倍率,反復(fù)充放800次左右,實(shí)際容量就已經(jīng)低于標(biāo)定容量的80%了,從這個(gè)角度看,鐵鋰電池甚至是三元電池壽命的三倍。
但實(shí)際使用中也并不是這樣,由于磷酸鐵鋰電池的一致性較難控制,使得鐵鋰電池電池組的整體壽命短一些,并沒有壽命可以達(dá)到三元電池3倍那么夸張。
但無論如何,循環(huán)壽命這一項(xiàng),鐵鋰勝出。
4、成本
有些人認(rèn)為磷酸鐵鋰的正極材料當(dāng)中不使用稀有金屬,而三元電池則要使用到鈷、鎳等較為貴重的金屬,所以就理所當(dāng)然的認(rèn)為磷酸鐵鋰的成本更低一些,這其實(shí)是一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。
磷酸鐵鋰的放電電壓3.2V,三元電池的放電電壓平臺(tái)在3.8V,更高的放電電壓意味著更高啊的電池容量,這就意味著同等材料消耗情況下,三元電池的容量更大。
或者反過來說也一樣:同等容量的電池,三元電池消耗原材料更少。
尤其是當(dāng)鋰電池必不可少的碳酸鋰價(jià)格從去年4萬元飆漲到當(dāng)前的15萬元后,碳酸鋰材料消耗量更大的鐵鋰電池的成本問題就凸現(xiàn)出來,根據(jù)國軒高科董事長李縝的數(shù)據(jù),當(dāng)前國軒高科三元電池的成本反倒比鐵鋰電池低10~15%。
現(xiàn)在三元電池走向了高鋁高鎳、低鈷的技術(shù)路線,對(duì)昂貴的稀有金屬消耗量降低。
去年全球鈷產(chǎn)量9.8萬噸,其中40%用于鋰電池,消耗量并不算非常大。而且鈷資源依然處于供過于求的狀態(tài),當(dāng)前20萬/噸的價(jià)格處于歷史上的低位。
去年鋰電池產(chǎn)業(yè)的火爆也沒有帶動(dòng)鈷資源的飆漲,多種因素導(dǎo)致當(dāng)前鐵鋰電池的成本要高于三元電池。
但我們要以動(dòng)態(tài)的眼光看待二者的成本對(duì)比,要認(rèn)識(shí)到,在碳酸鋰價(jià)格大漲之前,磷酸鐵鋰的成本是略低于三元電池的。
反過來思考,如果明年“鈷”資源供不應(yīng)求,也出現(xiàn)類似于碳酸鋰一樣的4倍甚至5倍的飆漲,那么三元電池的成本也就水漲船高。
總之,兩種技術(shù)路線的成本不分伯仲,具體到某一時(shí)間點(diǎn),和上游原材料價(jià)格有很大關(guān)系。
長期來看,我認(rèn)為碳酸鋰15萬/噸的價(jià)格不具有可持續(xù)性,因?yàn)殇嚥⒉皇窍∪辟Y源,國內(nèi)天齊鋰業(yè)、贛鋒鋰業(yè)等眾多廠家碳酸鋰每噸生產(chǎn)成本約為2.9萬~3.5萬元之間,而鹽湖股份的子公司藍(lán)科鋰業(yè)更是宣稱成本只有1.9萬元/噸。