美國的情形也差不多。磷酸鐵鋰路線在美國從2012年起漸漸“沒落”。美國通用汽車2007年時宣布與美國電池廠商A123 Systems合作,用磷酸鐵鋰電池開發(fā)純電動汽車。2010年通用雪佛蘭Volt最后采用了LG化學(xué)提供的三元正極材料。
“三元材料與磷酸鐵鋰之爭已經(jīng)持續(xù)多年。2012年前國內(nèi)都學(xué)習(xí)美國的磷酸鐵鋰路線,一看連A123都破產(chǎn)了,風(fēng)向就開始變了?!鄙鲜龇治鰩煴硎尽?
不過,國內(nèi)電池廠目前技術(shù)還有差距。一位業(yè)內(nèi)人士告訴記者,很多整車廠都去深圳比克、天津力神等上規(guī)模的電池廠尋找機會。天津力神最近直接從華為高價挖了一個團隊,研發(fā)三元材料的電池管理設(shè)計。
國內(nèi)企業(yè)忙轉(zhuǎn)向
奇瑞、江淮和眾泰等車企已轉(zhuǎn)投三元。奇瑞新能源汽車副總經(jīng)理方運舟曾表示,三元材料電池是未來電動汽車動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,未來所有奇瑞的電動汽車車型都會采用三元體系電池。一位電池廠商的人告訴記者,奇瑞想做圓形柱的三元材料,和比克、LG、力神都談過,目前要上市的EQ采用的是萬向提供的方形三元材料。
江淮也不甘落后。江淮汽車宣布,在其最新電動車型和悅IEV5中,采用的是天津力神提供的三元材料,預(yù)計續(xù)航里程最長可達200公里。
北汽新能源電驅(qū)動工程部部長俞會根則表示,公司純電動車型主要采用磷酸鐵鋰,也在研發(fā)三元材料電池。據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)已上市車型中,除了奇瑞QQ3EV使用鉛酸電池,其他車型主要采用磷酸鐵鋰。但即將上市的13款車型中,比亞迪、東風(fēng)、長安等五款車型依然使用磷酸鐵鋰,東風(fēng)啟辰、長安福特佳躍使用錳酸鋰電池,奇瑞、江淮等四個車企的六款車型,紛紛采用三元材料。
但讓很多業(yè)內(nèi)人士擔(dān)心的是,國內(nèi)電池企業(yè)在三元材料上的生產(chǎn)能力,和日韓企業(yè)有較大差距。張小飛博士稱,越是復(fù)雜的三元材料,對工藝要求越高,元素比例、分子結(jié)構(gòu)、正、負(fù)極材料以及隔膜電解液等都需要系統(tǒng)性開導(dǎo)?!俺姵乇旧碣|(zhì)量好外,特斯拉最核心的技術(shù)優(yōu)勢是電池管理系統(tǒng)?!彼f。
以日產(chǎn)聆風(fēng)為代表的市面上電動汽車電池大多采用便于排列設(shè)計的扁平狀大電池,而特斯拉卻突破性做到了將直徑18毫米、高65毫米的圓柱形鋰電池用在汽車上。讓這些類似于筆記本電腦的小型電池安全高效工作,特斯拉靠的是電池管理系統(tǒng)。
購買一個電池系統(tǒng)測試平臺需7萬-8萬歐元,對一般國內(nèi)的電池開發(fā)企業(yè)來說,太貴,它們的做法是交由缺乏電池技術(shù)管理的整車廠參與。電池管理系統(tǒng)上的差異,使得國內(nèi)很多汽車廠家只敢模仿聆風(fēng),做成軟包或方形,即便采用三元材料做成圓型電池包裝,亦難在芯片的一致性方面達到特斯拉的水平?!耙驗槿牧蠁沃恍酒苄?,多個芯片組合,對一致性的要求很高”。這導(dǎo)致現(xiàn)在市場上不僅缺好的電池,也缺好的電池管理技術(shù)和人才。
“并不因為技術(shù)達不到,就不做。”動力電池市場爆發(fā),令一些原本做數(shù)碼鋰電池的生產(chǎn)企業(yè)也紛紛向動力電池轉(zhuǎn)移。數(shù)據(jù)顯示,隨著電動汽車市場的爆發(fā),動力電池銷售額同比增長58%,達到39億元,儲能電池銷售額同比增長37%,達到16億元,且在下半年這一數(shù)字還會繼續(xù)擴大。與之對比,數(shù)碼鋰電池銷量增長放緩,只有7.3% 。
市場機會在,但動力電池和數(shù)碼鋰電池完全是兩種技術(shù)工藝,一位電動車研發(fā)人員稱,“完全是兩個世界的事情”。
該專業(yè)人士稱,動力電池和數(shù)碼鋰電池是兩個維度,動力電池只有0和1,而數(shù)碼電池則有多個技術(shù)梯度,做得最好的可賣給三星、蘋果,其次可賣給華為和小米,再其次賣給中興和酷派。但動力電池只有好與差區(qū)分,差的只能砸掉,沒有其他可能。
記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn),廠家普遍的心態(tài)是:先做出來。按國家四部委最新出臺的新能源汽車補貼政策,根據(jù)續(xù)航里程對車企補貼。續(xù)航里程越長,補貼就越多。相對磷酸鐵鋰,三元材料的動力電池可以更好地幫助車企達成長續(xù)航里程的目標(biāo)。
三元材料的安全是個問題,特斯拉跑車也經(jīng)常遭遇質(zhì)疑?!败嚻蟾鄬⒋藲w結(jié)為可以解決的技術(shù)問題?!币晃粯I(yè)內(nèi)人士說。
值得注意的是,很多原來做小微的電動車企業(yè),比如眾泰,就用三元材料,主要用于低速電動車上,雖然電池技術(shù)不行,但賣得很好,也進入了國家補貼目錄,價格只有6萬多元。這種市場化的應(yīng)用,對三元材料的成熟有促進作用。
比亞迪抉擇
隨著國內(nèi)車廠紛紛轉(zhuǎn)向三元材料,比亞迪還要繼續(xù)堅守磷酸鐵鋰嗎?
比亞迪董事局主席王傳福在接受記者采訪時表示,相對于三元材料,磷酸鐵鋰更安全,目前比亞迪電動汽車全部用磷酸鐵鋰電池,是在綜合考慮了安全、成本、壽命后的選擇。但未來比亞迪不排除會在小型電動汽車上引用能量密度更高的材料電池,“不一定是三元”。
王傳福說,“幾種技術(shù)我們都有,會根據(jù)不同市場需要進行對應(yīng)的匹配。”
王傳福稱,比亞迪最新研究出的磷酸鐵錳鋰電池,可將能量密度提高60%以上,接近三元材料的水平。隨后,比亞迪董秘吳經(jīng)勝表示,該款電池計劃于明年實現(xiàn)量產(chǎn),將主要應(yīng)用于比亞迪的自產(chǎn)車輛。
如果比亞迪真能做到磷酸鐵錳鋰量產(chǎn),可謂是電池行業(yè)的一大進步創(chuàng)新?!斑@非常了不得,它可以滿足所有中型及以下車型一般意義上電動汽車的基本性能需求。比如續(xù)航里程350公里以下的都可滿足?!彼f。
據(jù)王傳福介紹,目前三元材料中的鈷地球儲量稀缺,而磷酸鐵錳鋰材料中的元素儲量豐富,從經(jīng)濟性上考慮,比亞迪選擇了這個路線。
從過往價格來看,傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的價格遠(yuǎn)低于三元材料電池。由于三元材料中的鈷元素稀缺,價格一直處于高位。而新的磷酸鐵錳鋰電池中加入的錳元素,其儲量十分豐富,因此成本上或?qū)⒗^續(xù)保持優(yōu)勢。
不僅如此,應(yīng)用環(huán)節(jié)中的成本下降將更加明顯?!耙环矫妫岣吣芰棵芏扔兄跍p少車載電池的數(shù)量。另一方面,由于電池自重較重,電池減少還能有效降低車身重量,從而進一步節(jié)約能耗?!币晃粯I(yè)內(nèi)人士說,“目前新能源車中電池的成本占比超過了三分之一,降低的成本將直接反映在車價和用車成本中?!?
但資本市場人士對此存疑。上述中銀國際分析師表示,加錳在學(xué)術(shù)界爭議很大,擔(dān)心很多性能可能會變化。即便放在小微的電動車上使用,也只有比亞迪和一些科研機構(gòu)玩,不像三元材料,很多人一起做,整個產(chǎn)業(yè)的成熟度會更快提升。
國金證券最近的一份研究報告分析認(rèn)為,磷酸鐵錳鋰短期應(yīng)用難度較大,目前國際上也還沒有具備磷酸鐵錳鋰規(guī)模化生產(chǎn)能力的企業(yè),只有Phostech 和大阪水泥實現(xiàn)了中試性小批量生產(chǎn)。雖然比亞迪公司宣稱明年可以量產(chǎn),困難仍然不小。
該報告提出,目前生產(chǎn)的磷酸錳鐵鋰材料存在比表面積大、極片制作加工困難和電壓雙平臺等兩個主要問題。
其量產(chǎn)難度表現(xiàn)在兩個方面:一是電解液的配套問題。因為磷酸鐵錳鋰的電壓為 4.1伏,需要專門針對磷酸鐵錳鋰開發(fā)特種電解液,既要耐高壓,又要抑制錳的溶解,還要兼顧低溫性能,難度較大。二是電池的特征改變。磷酸鐵鋰一旦用上錳,其長壽命、功率特性、倍率特性,低溫性能等已有優(yōu)勢都會消失。如果僅僅為了21%的理論能量密度上升,有些得不償失。
不過,比亞迪也并不像過去一樣非磷酸鐵鋰不可,王傳福最近在接受記者采訪時表示,比亞迪生產(chǎn)的數(shù)碼電池多是三元材料,“如果市場有需要,我們也會考慮多元化技術(shù)路線”。
比亞迪在三元材料擁有一定的技術(shù)儲備,其手機電池就是使用三元材料,如果比亞迪要轉(zhuǎn)向并不難。只不過,比亞迪在電池上的優(yōu)勢就沒有了。
續(xù)寫鋰電傳奇:解讀石墨烯
石墨烯新技術(shù)有望大幅提升鋰電池容量
一天不到就用完的鋰電池是不少人在使用智能手機等電子產(chǎn)品時最大的煩惱。近日,在廈門大學(xué)發(fā)布的一種基于石墨烯技術(shù)的新型添加劑有望解決這一難題。
在當(dāng)天舉行的“石墨烯應(yīng)用技術(shù)研討會”上,美國藍(lán)石科技與輝銳科技聯(lián)合發(fā)布了這一最新合作成果。這種硅基高能負(fù)極材料添加劑可大幅度提升電池容量,且具有很高的穩(wěn)定性。
鋰電池廣泛應(yīng)用在手機、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴電子設(shè)備、電動汽車等眾多產(chǎn)品中。正常使用下,一個2500毫安時的鋰電池往往撐不過一天,因此業(yè)界一直在努力實現(xiàn)電池容量的突破,但鋰電池的容量提升在目前已經(jīng)遇到技術(shù)瓶頸。
研討會上,美國藍(lán)石科技首席執(zhí)行官賴中平博士在其“大面積石墨烯制備及其在鋰電池負(fù)極材料應(yīng)用”的報告中介紹,石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以提升電極材料的電導(dǎo)率,進而提升鋰離子電池的充放電速度;石墨烯的二維層狀結(jié)構(gòu)可以有效抑制電極材料在充放電過程中因體積變化引起的材料粉化;石墨烯還能很好地改善鋰電池的大電流充放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。
他預(yù)計,新技術(shù)在短期內(nèi)可實現(xiàn)鋰離子電池20%的容量提升,在3-5年內(nèi)達到容量提升50%的可能性非常大。
除了在容量上的大幅度提升,賴中平說,新技術(shù)還能成倍縮短充電時間,可使電動汽車一次充電行使500公里以上,推動電動汽車盡早進入家用。