哈嘍大家好!
大家發現沒,最近上市的很多新車,都搭載磷酸鐵鋰電池。
比如,大眾新款ID.3(參數丨圖片),全面切換磷酸鐵鋰;豐田鉑智3X,也是全系磷酸鐵鋰;新款小鵬G6、G9也全面切換了磷酸鐵鋰電池。
不只是這些新車,這兩年磷酸鐵鋰的整體裝機量也是遙遙領先。
從上面這張圖可以看出,2020年前三元鋰電池更受歡迎;2023年磷酸鐵鋰的裝機量就已經反超到了三元鋰的兩倍;24年時,三元鋰的裝車量占比僅25.3%,而磷酸鐵鋰占比提升到了74.6%。
但問題來了,之前不都說磷酸鐵鋰能量密度低、續航短,而且不耐低溫嗎?為什么車企都選擇磷酸鐵鋰呢?這會不會影響我們的用車體驗呢?
最大優勢成本低
很多人都聽說過,磷酸鐵鋰的最大優勢,就是成本低,那它究竟有多低呢?
根據東吳證券的報價,磷酸鐵鋰的電芯成本為0.32元/Wh,而三元鋰電池的成本為0.45元/Wh。也就是說,一塊70kWh的電池,使用磷酸鐵鋰能節省近萬元的成本。
降本的最大好處,就是能打價格戰了。比如大眾ID.3的起售價直接一口價優惠;小鵬的多款車型,也是通過磷酸鐵鋰電池降本降價的。
兩大缺點,提升明顯
車是便宜了,但磷酸鐵鋰的諸多缺點如何解決呢?
先說能量密度低吧。
早年間,大家選擇三元鋰電池,就是因為它的能量密度夠高。當時的新能源車補貼政策要求,對動力電池能量密度大于90Wh/kg的車型給予補貼。奈何磷酸鐵鋰根本達不到,所以三元鋰電池才成為了主流。
在補貼逐漸退坡后,車企們還是決定在成本更低的磷酸鐵鋰上努努力,其中的代表就是比亞迪。
比亞迪的刀片電池通過特殊的形狀和布局,提升了電池包的空間利用率,使能量密度達到了140Wh/kg,但和200Wh/kg的三元鋰電池比,還是有些差距。
如今,在更多技術的加持下,這個差距正在被縮小。
提升磷酸鐵鋰能量密度的主要方式有兩種。一是,通過高壓實密度技術,把正極材料壓實密度從2.4g/cm3提升至2.6g/cm3以上,在相同體積下塞進更多活性物質。
二是,提高電池集成度。之前的電池,需要把電芯裝進模組,再把模組裝進電池包,最后把電池包安裝在底盤上。CTP、CTB、CTC技術,則可以省去模組這一步,或直接省略模組、電池包兩步,來提高空間利用率,在底盤上鋪上盡可能多的電芯。
寧德時代的神行電池PLUS就通過超高壓實密度和CTP兩項技術,把磷酸鐵鋰電池的系統密度提升到了205Wh/kg,已經比一部分三元鋰的系統能量密度還高了。
除了寧王,車企們也在磷酸鐵鋰能量密度上做著努力。比如,比亞迪的二代刀片電池,能量密度能達到190Wh/kg(預計為電芯能量密度),相比上一代進步巨大;吉利的短刀電池的電芯能量密度也達到了192Wh/kg
所以,我們也能看到,很多車在更換磷酸鐵鋰電池后,續航能力其實和之前三元鋰電池版本沒啥明顯區別,比如ID.3的CLTC續航從450km變成了451km;小鵬G6的長續航版從755km變成了725km。
不過,還是那句話——續航長,不如充電快。
在快充方面,由于磷酸鐵鋰材料的電導率比較低,限制了自身的快充性能。以至于之前的磷酸鐵鋰想達到2C的充電倍率都很難。
但這個問題,并非不能解決。寧德時代的神行電池就通過優化負極的石墨結構和電解液配方,實現了鋰離子快速遷移,提升了電流傳導效率,讓充電倍率達到了4C。
此外,極氪的金磚電池、吉利的短刀電池等磷酸鐵鋰電池,充電倍率都達到了4C或更高;寧王和通用共同推出的6C超快充磷酸鐵鋰電池,也會在今年量產。最近最火爆的比亞迪10C閃充,也是基于磷酸鐵鋰的二代刀片電池做到的。
低溫續航,最大難題
除了能量密度、充電兩個問題,磷酸鐵鋰還有個大問題,那就是低溫衰減嚴重和電量估算不準,而這會影響到磷酸鐵鋰車型的冬季續航。
磷酸鐵鋰低溫衰減嚴重,是因為其有穩定的橄欖石結構,鋰離子的擴散通道是一維路徑,不如三元鋰的三維路徑。在低溫下,鋰離子活性降低;低溫也會讓電解液變得粘稠,鋰離子的擴散速度就“雪上加霜”了。
同時,磷酸鐵鋰的充放電電壓曲線非常平,電池管理系統很難判斷電池還剩多少電。因此,在低溫狀態下,工程師們為了避免車子半路“拋錨”,就會設置一個相對保守的策略,也就是表顯電量耗盡時,實際電池仍保留一定余量。
這就會導致在-10℃以下的低溫情況下,三元鋰電池的性能可能會打7折,而磷酸鐵鋰可能會打5折。
想解決這兩個問題,需要供應商優化電池材料、電解液配方,但更考驗的是車企的能力。
車企要優化熱管理系統,保證電池在更適宜的溫度下工作。在充電前,提前為電池包加熱,優化充電效率。
電量估算不準的問題,則要用優化電池管理系統的方式解決。之前我正好參加過一次理想的電池技術分享會,理想L6就是通過一個估算模型,來降低誤差的,他們官方表示:可以媲美三元。
因此,相比能量密度和快充能力,冬季續航短問題更需要車企付出更多努力。由于不同車企的熱管理能力和電池管理算法存在差距,整體效果不如能量密度和快充倍率這兩項指標那么明顯。
大勢所趨,理性看待
說了這么多,其實并不是想鼓吹磷酸鐵鋰,只是想告訴大家,它已經有了很大的進步。而且,磷酸鐵鋰還有循環壽命長和更安全的優勢。
在價格戰背景下,在我國鈷、鎳依賴進口的情況下,磷酸鐵鋰一定是大勢所趨。未來,磷酸鐵鋰會主打中低端車型,而三元鋰只會越來越高端。也就是說,工程師們會想方設法地優化磷酸鐵鋰的性能,它的技術升級也會更快一些。
最后,還得多說一句。無論什么種類,電池的很多性能參數天生就是矛盾的。能量密度高的電池可能安全性稍差,快充性能好的電池可能壽命較短,考慮全局就可能沒有長板。
在工程師眼中,每個型號的電池都有一個性能雷達圖,目前還沒出現真正的“六邊形戰士”。因此,選電池和買車一樣,沒有最好的,只有最適合的。
關于這不同種類的電池大家怎么看呢?歡迎留言討論~
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.