三元電池被逼上“絕路”?

時間:2022-07-12 09:43來源:C次元 作者:張之棟
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三元鋰電池被關在了儲能市場的大門外。

 

日前,國家能源局綜合司發布了《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)征求意見稿》,文件中明確提出:

 

“中大型化學儲能電站不得選用三元鋰電池和鈉硫電池,不宜選用梯次利用動力電池;選用梯次利用動力電池時,應進行一致性篩選并結合溯源數據進行安全評估。”

 

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相關政策的提出,不僅意味著在儲能市場中,三元鋰電池將會陷入到政策的劣勢;甚至很大概率上,還會對動力電池市場中,三元鋰電池的市場份額造成影響。

 

肯定會有不少人認為,三元鋰電池熱穩定性差、成本高,本身就不適用于儲能。然而恰恰相反的是,國外較小規模的家用儲能系統,大部分都是以三元鋰電池為主,進而保證在有限的空間內,實現更大的效益。

 

當然,電池技術最講究因地制宜。

 

目前國內的電化學儲能市場中,由于考慮到成本、安全等問題,磷酸鐵鋰電池才是名副其實的主流。而且不容忽略的是,動力電池市場中,磷酸鐵鋰電池的市場份額,更是壓了三元鋰電池一頭。

 

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三十年河東,三十年河西。在這個補貼退坡的時代,沒有政策的加持,三元鋰電池的高能量密度,沒能“打過”磷酸鐵鋰電池的安全性,正成為一個既定事實。

 

但另一角度,說三元鋰電池被逼上“絕路”,還為時尚早。

 

01

 

三元鋰電池,真的不安全?

 

不知從何時開始,三元鋰電池的標簽不再是高能量密度,而是變成了成本高、不安全。

 

伴隨著輿論的導向,消費者們也從一開始的里程焦慮,逐漸向著安全焦慮的方向轉變。而以刀片電池為首的磷酸鐵鋰電池們,越是強調宣傳自身的安全性,三元鋰電池的處境就越顯微妙。

 

所以,三元鋰電池是真的不安全嗎?

 

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首先,從安全的角度,亦或者是熱穩定性的角度考慮,三元鋰電池的技術路線,確實不及磷酸鐵鋰電池。

 

三元鋰電池的熱穩定性較差,300℃之下就會分解出氧分子,遇到電池中可燃的電解液、碳材料后,沾點火星就著,所產生的熱量還會進一步加劇正極分解,極短的時間內就有可能發生爆燃。

 

相比之下,磷酸鐵鋰電池則可以堅持到700-800℃,而且不會分解出氧分子,缺少“助燃劑”的情況下,安全性能也就更高。

 

但是這里需要明確的一點:電芯安全,不代表電池系統安全;電芯熱穩定性差,不代表電池系統不穩定。

 

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正極材料、負極材料、電解液組成電芯,成百上千顆電芯組成模組,多個模組組合成電池包,電池包加上傳感器、BMS、電子電路等就構成了整個電池系統。

 

關于三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池名稱的由來,便是根據正極材料的不同而進行的區分。所以在討論三元鋰電池的安全性時,上文提到的化學特性分析,還只是停留在電芯層次。

 

為了保證三元鋰電池上車的安全,動力電池企業、車企往往會從模組層次、電池包層次、系統層次逐級做出特殊設計,以弱化三元鋰電芯層次的不穩定性,從而避免事故的產生。

 

像蔚來的不起火電池、廣汽的彈匣電池、長城的大禹電池等,都是可以印證的實例。而且必須承認的是,從系統層次而非電芯層次,電池系統的安全才是對消費者有意義的事情。

 

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當然,與磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的成本確實會高很多。如上圖所示,三元鋰電池的單度成本至少要比磷酸鐵鋰電池高出94元,按照75度電的電池包計算,也就是至少會多出7050元。

 

兩害相權取其輕,兩利相衡取其重。

 

站在車企的位置來看,通過磷酸鐵鋰電池進行降本是一方面,滿足消費者的意愿則是另外一方面。雖然說磷酸鐵鋰電池的能量密度較低,相對應的里程數也不長,但“夠用+便宜”足夠吸引不少消費者的青睞。

 

那么再提出一個新問題:三元鋰電池,會沒落嗎?

 

 

02

 

4680向左,麒麟向右

 

根據中國汽車動力電池產業聯盟數據顯示,2021年全年國內動力電池裝車量累計154.5GWh,其中三元電池裝車量累計74.3GWh,同比累計增長91.3%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計79.8GWh,同比累計增長227.4%。

 

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數據不會說謊,盡管動力電池的基本盤依舊穩定上漲,但磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的市場份額已經出現了分流。再加上今年電池上游原材料成本飆漲,三元鋰電池的處境變得更加糟糕起來。

 

窮則變,變則通。三元鋰電池想要改變現狀,其實也就只剩下一條路——技術創新。

 

特斯拉或許是最早意識到三元鋰電池問題的車企之一,而4680圓柱電芯,便是特斯拉給出的答案。

 

在特斯拉的官方宣傳中,4680電池通過正負極材料優化,以及干電極技術,增加了電池能量密度;圓柱狀電芯,不僅可以降低結構成本,還進一步降低了制造成本;增強了熱穩定性,降低了熱管理難度……

 

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總之,4680電池的出現,給三元鋰電池的發展提供了新的方向,也成功帶動了一波圓柱電池科研浪潮。無獨有偶的是,作為全球動力電池龍頭的寧德時代也在近期推出了麒麟電池,并且公然叫板特斯拉的4680。

 

麒麟電池是寧德時代CTP 3.0技術的集合,是典型的電池包結構創新,可以同時應用于磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

 

據官方宣稱,第三代CTP技術在應用于三元電池的情況下,其電池系統重量能量密度可以提升至255Wh/kg, 體積能量密度則突破450Wh/L;而在應用于 磷酸鐵鋰電池的情況下,電池系統重量能量密度可以提升至160Wh/kg, 體積能量密度則突破290Wh/L。

 

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事實上,關于麒麟電池超過4680系統13%性能的表述,真的很難判斷出真假。但這種電池系統結構上的創新,如果沒有對三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯進行特定的結構區分設計,很難說不會出現問題。

 

只不過話又說回來,對于車企來說,麒麟電池的出現,不僅意味著多出了一個可選擇的方向,更是多出了一個繼續使用三元鋰電池的理由。

 

技術的創新,不管是電芯形狀的創新也好,還是電池系統結構的迭代也罷,其目標一致——提供更適合市場的電池產品。

 

所以從性能、安全、成本三者之間的權衡來看,關于三元鋰電池,終究會有特定的消費者為其買單,而且這個市場的韌性也足夠大。

 

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最后想要說的是,在長期主義與短期效益之間,車企也好,動力電池企業也罷,其實都需要一個深度的權衡。

 

換言之,特斯拉的4680、寧德時代的麒麟電池確實指出了兩條路,但能否走得通,依舊存在很多的不確定性。而且就電池的創新而言,例如固態電池、鈉離子電池等基礎材料方面的技術進步,或許才是更有可能開拓出新市場的正確路徑。

 

哪怕現在看來,動力電池的“橫向發展”好像會比“縱向生長”更直截了當一些。

 

但時代終會證明,未來市場會傾向于哪一方,動力電池的真命題是什么,以及誰是對的,誰又是錯的。

 

(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 三元電池
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