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?成本影響市場 特斯拉超級電池未必是標桿

文章出處:電源 責(zé)任編輯:上海現(xiàn)易電子元器件有限公司 發(fā)表時間:2018-05-16

  特斯拉這兩天再度賺足眼球。外媒報道,特斯拉近日在股東郵件中提供了特斯拉Model 3的電池技術(shù)明細,其中包括目前其電池所采用的原材料配比。下面就開始電源管理小編一起來了解一下相關(guān)內(nèi)容吧。

  早前,馬斯克宣稱率先被使用到Model 3中的21700鋰電池單體能量密度接近300瓦時/公斤,幾乎是世界上能量密度最高的量產(chǎn)鋰離子電池。特斯拉是否又創(chuàng)下一個世界之最,我們拭目以待。

  據(jù)參考消息網(wǎng)5月14日報道,美媒稱,2018年一季度,中國貢獻了全球新能源汽車總銷量的一半左右。特斯拉宣稱,其最新推出的電池能20分鐘充滿電、續(xù)航350公里。中國擁有如此龐大的市場,是否能造出類似的超級電池?我國新能源汽車使用的電池目前尚未稱雄世界,究竟是受限于制造材料還是關(guān)鍵技術(shù)?或者是因為選擇了不同的技術(shù)路線?

  挑戰(zhàn)無極限 追逐能量密度比有風(fēng)險

  “特斯拉宣稱電池單體能量密度最高為300瓦時/公斤,電池能量密度越高,出現(xiàn)燃燒爆炸的事故幾率就越高。”中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會秘書長張雨說,電池的核心在電池管理系統(tǒng),雖然特斯拉通過電池系統(tǒng)管理技術(shù)較好地解決了能量密度提升帶來的熱失控問題,而且通過汽車設(shè)計成功地規(guī)避了三元鋰電池循環(huán)壽命短的難題。但如果要進一步提升能量密度,會對電池安全管理提出更大挑戰(zhàn)。

  特斯拉宣稱的能量密度最高的鋰離子電池,在業(yè)界專家眼里也并非盡善盡美。

  中國工程院院士楊裕生在多個場合強調(diào),不斷地提高電池的比能量是一條非常危險的路。

  此前,中國科協(xié)主席萬鋼曾公開表示,從市場上看,續(xù)駛里程確實是電動汽車技術(shù)進步的重要標志,但它的實現(xiàn)并非是簡單增加車載電池量就能解決。

  “電池的能量密度越大,單位體積內(nèi)存儲的電量就越大,電池能量密度和裝載量決定電動汽車的續(xù)航。過去十幾年間,電池能量密度的提升,主要就是靠電池材料本身的技術(shù)進步及電池中活性物質(zhì)占比的提升來實現(xiàn)。”合肥國軒高科動力能源有限公司工程研究院副院長楊續(xù)來表示,通過增大電池尺寸降低殼體等輔材的重量,也能達到電池能量密度提升的效果。

  對擔(dān)負著國家彎道超車使命的新能源產(chǎn)業(yè)而言,動力電池的重要性不言而喻。不少業(yè)內(nèi)人士坦承,動力電池是新能源汽車的心臟,新能源汽車能走多遠,主要取決于動力電池。

  值得注意的是,根據(jù)《中國制造2025》動力電池發(fā)展規(guī)劃:到2020年,國產(chǎn)電池能量密度將達到300瓦時/公斤。專家認為,我國在積極推動高比能量電池的發(fā)展,但電池的安全和比能量的關(guān)系問題依然值得研究。

  技術(shù)雖有難題 本土企業(yè)也能生產(chǎn)

  業(yè)內(nèi)專家表示,不僅是特斯拉的電池系統(tǒng)控制能力,整車設(shè)計也并非大多數(shù)中國車企短期內(nèi)能模仿和超越的。那么,中國本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強勁的三元鋰電池嗎?

  在電池的四大主材——正極材料、負極材料、電解液和隔膜中,正極材料不但占到成本的40%,且直接決定電芯的能量密度。根據(jù)正極材料技術(shù)路線,動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰電池三類。

  根據(jù)正極材料的構(gòu)成,三元鋰電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成,而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。特斯拉此次宣稱的強勁續(xù)航電池屬于三元鋰NCA電池。

  中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會研究部主任周波表示,NCA的生產(chǎn)工藝條件更為苛刻,制作工藝存在門檻。更重要的是,NCA材料的技術(shù)壁壘也很高,目前產(chǎn)能主要集中在日韓,我國量產(chǎn)較少。

  “NCA電池在國內(nèi)也可以做,去年國內(nèi)某重點材料企業(yè)給日本松下供貨1000多噸。”張雨說。

  但據(jù)記者了解,國內(nèi)NCA材料及其電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)起步較晚,目前有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn),還有一些技術(shù)問題需要解決,并沒有形成批量生產(chǎn)及銷售。同時,生產(chǎn)材料受限,國外NCA材料市場主要為住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會社等壟斷。

  張雨分析說,NCA電池在中國未能大量生產(chǎn)的深層次原因還在于,由于熱穩(wěn)定性較差導(dǎo)致電池的安全性下降,電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮,這需要從電芯設(shè)計、電源系統(tǒng)設(shè)計、電源使用等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計。而從加工角度來說,NCA電池需要純氧環(huán)境、加工成本較高,在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10%以下,這些對國內(nèi)企業(yè)都存在很大挑戰(zhàn)。

  基于技術(shù)、成本和補貼的因素,中國主要選擇了NCM路線,但這也并不代表NCA路線沒有新機會。

  成本影響市場 特斯拉未必是標桿

  盡管中國本土企業(yè)并不是造不出三元鋰電池,但特斯拉挑戰(zhàn)極限的三元鋰電池,并不一定是我國新能源汽車電池研究、生產(chǎn)的唯一目標。

  來自中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會的數(shù)據(jù)顯示,從不同電池材料類型來看,2017年1—12月三元鋰電池裝機量為16.04千兆瓦時,占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機量為17.97千兆瓦時,占比為49.29%;錳酸鋰電池裝機量為1.48千兆瓦時,占比為4.06%……

  業(yè)內(nèi)人士告訴科技日報記者,在國家政策主導(dǎo)和市場環(huán)境加持下,我國鋰電池技術(shù)路線為磷酸鐵鋰和三元鋰電池并重。然而,即便在三元鋰電池的技術(shù)路線發(fā)展上,國內(nèi)動力電池制造廠家的選擇也有側(cè)重,選擇NCM路線者眾,而鮮有選擇特斯拉使用的NCA路線者。

  NCA電池已經(jīng)大規(guī)模、成熟量產(chǎn),且得到商業(yè)上的驗證;而高能量密度的NCM電池,目前還未大規(guī)模量產(chǎn)。業(yè)界專家表示,兩者性能上比較接近,但高能量密度的NCM價格略便宜。所以,從性價比而言,NCM更符合我國市場。

  “從某種意義上來說,其實是磷酸鐵鋰成就了中國的新能源汽車。從成本角度來說,磷酸鐵鋰更占優(yōu)勢,我們預(yù)測將來磷酸鐵鋰電池市場空間應(yīng)該比三元鋰電池更大。”楊續(xù)來告訴科技日報記者,現(xiàn)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢,得益于國家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊螅箅姵啬芰棵芏雀摺⒗m(xù)航里程遠。當然,三元鋰電池擁有更高的比能量和比功率,更符合乘用車的需求,但將來未必一定是市場主流。

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