淺談電動汽車磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢與劣勢
自鋰電池問世以來,圍繞它的研究、開發(fā)工作一直在不斷地進(jìn)行著。鋰離子電池正極材料一直是一個爭論的焦點(diǎn)話題,今天我們就來來聊一聊以磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 為正極材料的磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰電池的全名應(yīng)是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長,簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應(yīng)用,則在名稱中加入”動力”兩字,即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為”鋰鐵 (LiFe) 動力電池”。
LiFePO4 電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)
采用LiFePO4材料作正極成本
目前用作鋰離子電池的正極材料主要有:LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2 及 LiFePO4。這些組成電池正極材料的金屬元素中,鈷 (Co) 最貴,并且存儲量不多,鎳 (Ni)、錳 (Mn) 較便宜,而鐵 (Fe) 最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此,采用 LiFePO4 正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。
磷酸鐵鋰電池作為新能源汽車動力的優(yōu)勢與劣勢
優(yōu)勢是安全性更好;更長的使用壽命;不含任何重金屬和稀有金屬 (原材料成本低) ;無記憶效應(yīng);耐高溫;可以輕松通過針刺實(shí)驗(yàn)。
略勢是磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實(shí)密度與壓實(shí)密度低;低溫性能較差;電池容量較小;同樣的電池容量,磷酸鐵鋰電池的重量更重體積更大;嚴(yán)重影響了電動車的續(xù)航。另外,磷酸鐵鋰電池報廢后基本上不能回收再利用,沒有可回收價值。
為何中國車企青睞磷酸鐵鋰電池
中國新能源汽車動力鋰電池的發(fā)展一直存在方向性爭議---錳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰之爭始終沒有平息。但為何目前國內(nèi)主流新能源車企使用的基本都是磷酸鐵鋰電池,仔細(xì)分析原因有三個。
一、中國新能源汽車的發(fā)展,必須保證使用安全可靠、性能穩(wěn)定和成本低廉的動力電池。其中,安全可靠是首位的,沒有安全就不會有新能源汽車產(chǎn)業(yè)的未來;特斯拉采用了三元鋰電中最好的松下電池,也避免不了五周之內(nèi)三次著火。
萬幸的是,特斯拉先進(jìn)的整車安全設(shè)計(jì)才沒有引發(fā)人身傷亡,而中國新能源汽車企業(yè)在整車安全設(shè)計(jì)方面,又有幾家能達(dá)到特斯拉的水平?而磷酸鐵鋰電池在安全性上有著先天的優(yōu)勢。
二、目前,錳酸鋰和三元鋰的核心技術(shù),都掌握在日韓企業(yè)手中。尤其是三元鋰,無論是技術(shù)、工藝還是設(shè)備,日韓行業(yè)龍頭都已達(dá)到非常成熟穩(wěn)定階段。如果我們在新能源汽車動力電池上堅(jiān)持三元路線,恐怕我們還在追趕路上,就已經(jīng)被國際巨頭給扼殺了,更無從談什么彎道超車。磷酸鐵鋰電池則不同。日韓企業(yè)基本沒有涉足,國際主要競爭對手來自美國。
但中國與美國的技術(shù)水平相差不大,隨著萬向集團(tuán)收購了 A123,事實(shí)上中國企業(yè)已經(jīng)掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術(shù)和工藝。只要加大投入固化這一優(yōu)勢,中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。
三、目前,全球鎳、鈷資源緊張,三元鋰電的材料配方,無論是鎳鈷錳酸鋰,還是鎳鈷鋁酸鋰,都離不開兩種貴金屬。其大量應(yīng)用將導(dǎo)致市場價格暴漲,這兩種金屬在中國都很匱乏,中國鈷的使用量 90% 以上都需要進(jìn)口,這兩種貴金屬都有國際期貨交易,價格不僅高且波動很大。
中國新能源汽車推廣沒有達(dá)到政策預(yù)期目標(biāo)的一個很大的原因,就是價格居高不下。其中,最重要的原因,就是占據(jù)新能源汽車成本近 50% 的動力鋰電池價格居高不下。三元路線的結(jié)果,就是新能源汽車價格更高,要求政府的補(bǔ)貼也要更多,永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)市場化推廣。
文章總結(jié):
在筆者看來,新能源汽車的發(fā)展關(guān)鍵,同樣是困擾著移動數(shù)碼產(chǎn)品的關(guān)鍵--電池的發(fā)展。拋開復(fù)雜的技術(shù)孰優(yōu)孰劣之爭,如何在安全的情況下保證電池技術(shù)能夠滿足消費(fèi)者日益成長的需求才是關(guān)鍵。
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