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刀片电池搅局动力电池市场 三元锂和磷酸铁锂谁



  随着众多豪华汽车品牌纷纷推出新能源车型,汽车新能源化的趋势越来越明显,而决定新能源车里程和安全性的动力电池,一直是关键中的关键。

  最近,动力电池热度再次升温,先是一则宁德时代与特斯拉合作的新闻让宁德时代股票涨停,接着特斯拉在抖音来了句“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”,一个月后的3月29日,比亚迪刀片电池发布。

  发展至今,动力电池市场分成两大主流阵营,三元锂电池和磷酸铁锂电池。其中,三元锂电池能量密度更高但安全性较差,磷酸铁锂电池则与之相反,这次比亚迪推出的刀片电池,是一款通过了针刺实验的“超级磷酸铁锂电池”,将磷酸铁锂电池的能量密度提升到了三元锂电池的水平。

  比亚迪力推的刀片电池,从技术上有两大看点,一是通过了针刺实验,二是将磷酸铁锂电池的体积能量密度提升到三元锂电池的水平。

  针刺实验指的是将钢针插入电池内部模拟电池短路的实验,观察热失控下的电池变化以测试电池的安全性。实验将一根5-8毫米的钢针将电池刺穿,并在内部停留一个小时,电池不起火不爆炸才算合格。

  在公开的实验视频中,三元锂电池爆炸起火;磷酸铁锂电池高温下变形,泄压阀开启;刀片电池则没有出现明显变化。

  安全一直是磷酸铁锂电池的长项。在2016年左右,磷酸铁锂电池曾是动力电池主力,市场占比达70%,后随着新能源汽车对续航里程的追求增长,三元锂电池反超,磷酸铁锂电池市场占比下滑到40%。三元锂电池的优势很明显,能量密度更高,但短板也无法掩饰,它的安全性不如磷酸铁锂,是多起新能源车自燃事件的罪魁祸首。

  这也难怪,从年初比亚迪董事长王传福宣布刀片电池在今年量产后,通过空间利用率在能量密度上追平三里锂电池的刀片电池,热度便一直居高不下。

  一位比亚迪刀片电池技术团队成员告诉搜狐科技,刀片电池的技术难点是在提高了空间利用率的同时,保证电池的安全和强度:“普通的磷酸铁锂,有电芯,模组,电池包三层架构,刀片电池去掉模组,只保留电芯和电池包两层,因此结构更简单,利用率更高,省去了很多支撑固定结构,刀片电池本身就有一定的支撑固定作用了。”

  通俗易懂地说,刀片电池技术难点在于,原先的电池排列太紧密会出现散热等安全问题,而刀片电池解决了紧凑排列时可能带来的安全问题,提高体积利用率。刀片电池将在比亚迪重庆工厂进行量产,最早会搭载在比亚迪中大型高端轿车汉上。

  据接近比亚迪的人士透露,目前刀片电池主要2B销售,业内很多企业已有合作意向。

  发展到今天,动力电池市场格局基本定型,由三元锂电池和磷酸铁锂电池二分天下。

  起初,铅酸电池和镍氢电池是车企们关注的焦点,但这两种电池一直难以在续航里程上实现突破,例如,世界上第一辆电动车,诞生于1996年的现代通用EV1便是采用铅酸电池组,但续航仅为96公里。

  直到今日,这两种电池也鲜少用在乘用车上,更多的是用于电动自行车和电动摩托。

  动力锂电池的研发始于日本,真正商用则从特斯拉开始。1997年,第一辆使用圆柱锂离子电池的日产Prairie Joy EV问世,续航达200公里。另一边,特斯拉首辆车Roadster也用了锂电池,不过,作为特斯拉的形象工程,Roadster并非将锂电池推向市场的关键因素,真正大胆将锂电池推向商用的是Model S。

  据报道,在敲定松下的镍钴铝酸锂18650电池为Model S最优选后,马斯克联系松下,无奈松下因对安全的谨慎太多,多次拒绝合作。后来,特斯拉团队自己买了散装的电池组装,向松下证明可行性,最终在2009年和松下牵手成功。

  在先行者特斯拉的带动下,三元锂电池成为车企新宠,但在大洋彼岸,比亚迪决定将研发重心放在磷酸铁锂电池上。

  时间推回1995年,王传福成立比亚迪,成立之初,比亚迪并非一家车企,而是一家电池公司,10年之后,王传福成了2009年胡润榜上中国首富。2002年,比亚迪全资收购北京吉普的吉驰模具厂,开始造车之旅,2006年,比亚迪F3e电动车研发成功,搭载磷酸铁锂电池,续航300公里。

  正如前文所说,磷酸铁锂电池虽然更安全,但是在能量密度上依旧不如三元锂电池,这是动力电池原材料特性所决定的,但随着刀片电池的发布,比亚迪为自己争取到新的筹码。

  根据中信证券研究报告,比亚迪如果将旗下新能源乘用车替换成磷酸铁锂刀片电池,每辆车电池成本下降约1.25万元。

  刀片电池也是CTP技术的一种。普通的磷酸铁锂电池是cell-module-pack,而CTP全称是“Cell To Pack”,将中间的module去掉,也叫无模组技术。

  模组是指将零件结构组合成的模块,在动力电池上,则是根据车辆的参数,将电芯提前进行集成,这个步骤有利于提高电芯的散热,也方便售后,当电池受损可拆解受损的模块修复,而不用拆解整块电池。

  然而,模组也带来了动力电池体积、重量以及成本的上升,CTP技术应运而生。目前,国内的两大头部电池产商比亚迪和宁德时代,都在推进CTP技术,比亚迪的刀片电池直接取消了模组,而宁德时代则将小模组整合为大模组。

  2月18日,特斯拉与宁德时代商议在上海工厂使用无钴电池的新闻传出,2月21日,特斯拉在抖音上回复粉丝:“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”,让看客纷纷表示猜不透,不过可以肯定的是,以后松下不会是特斯拉唯一的电池供应商。

  据悉,宁德时代和LG都将和特斯拉合作,特斯拉还将自主研发新电池,具体的信息特斯拉将在4月的电池投资人会议上给出回应。

  除了CTP之外,随着新能源电动车的普及以及电池技术的进步,电池成本急需降低,而三元锂电池的三大正极材料是镍、钴、锂,其中,钴的价格大概是锂的6倍,业内一直在通过降低钴的比例,提高镍的比例来降低成本,并经历了522、622、811三种比例的演变。

  三元锂电池里的钴元素正被不断削减。可以预见的是,不管特斯拉是否会抛弃三元锂电池,转入磷酸铁锂电池阵营,车企和电池厂商们都会将电池中的钴元素使用降低到极致,“去钴化”成为大家共同努力的方向。

  去模组化的磷酸铁锂电池和将不断“去钴化”的三元锂电池,谁能一统河山?目前看来,刀片电池的出现让磷酸铁锂阵营再添大将,而特斯拉4月的电池日也可能为三元锂电池带来新的希望,战火正在蔓延,我们拭目以待。