哈嘍大家好!
大家發(fā)現(xiàn)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(shù) 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(jī)量也是遙遙領(lǐng)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(jī)量就已經(jīng)反超到了三元鋰的兩倍;24年時(shí),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(xù)航短,而且不耐低溫嗎?為什么車企都選擇磷酸鐵鋰呢?這會(huì)不會(huì)影響我們的用車體驗(yàn)?zāi)兀?/strong>
最大優(yōu)勢成本低
很多人都聽說過,磷酸鐵鋰的最大優(yōu)勢,就是成本低,那它究竟有多低呢?

根據(jù)東吳證券的報(bào)價(jià),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(jié)省近萬元的成本。

降本的最大好處,就是能打價(jià)格戰(zhàn)了。比如大眾ID.3的起售價(jià)直接一口價(jià)優(yōu)惠;小鵬的多款車型,也是通過磷酸鐵鋰電池降本降價(jià)的。

兩大缺點(diǎn),提升明顯
車是便宜了,但磷酸鐵鋰的諸多缺點(diǎn)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?yàn)樗哪芰棵芏葔蚋?。?dāng)時(shí)的新能源車補(bǔ)貼政策要求,對(duì)動(dòng)力電池能量密度大于90Wh/kg的車型給予補(bǔ)貼。奈何磷酸鐵鋰根本達(dá)不到,所以三元鋰電池才成為了主流。
在補(bǔ)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(dá)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(shù)的加持下,這個(gè)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(shí)密度技術(shù),把正極材料壓實(shí)密度從2.4g/cm3提升至2.6g/cm3以上,在相同體積下塞進(jìn)更多活性物質(zhì)。
二是,提高電池集成度。之前的電池,需要把電芯裝進(jìn)模組,再把模組裝進(jìn)電池包,最后把電池包安裝在底盤上。CTP、CTB、CTC技術(shù),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(shí)代的神行電池PLUS就通過超高壓實(shí)密度和CTP兩項(xiàng)技術(shù),把磷酸鐵鋰電池的系統(tǒng)密度提升到了205Wh/kg,已經(jīng)比一部分三元鋰的系統(tǒng)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(dá)到190Wh/kg(預(yù)計(jì)為電芯能量密度),相比上一代進(jìn)步巨大;吉利的短刀電池的電芯能量密度也達(dá)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(xù)航能力其實(shí)和之前三元鋰電池版本沒啥明顯區(qū)別,比如ID.3的CLTC續(xù)航從450km變成了451km;小鵬G6的長續(xù)航版從755km變成了725km。
不過,還是那句話——續(xù)航長,不如充電快。
在快充方面,由于磷酸鐵鋰材料的電導(dǎo)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(dá)到2C的充電倍率都很難。
但這個(gè)問題,并非不能解決。寧德時(shí)代的神行電池就通過優(yōu)化負(fù)極的石墨結(jié)構(gòu)和電解液配方,實(shí)現(xiàn)了鋰離子快速遷移,提升了電流傳導(dǎo)效率,讓充電倍率達(dá)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(dá)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(huì)在今年量產(chǎn)。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(xù)航,最大難題
除了能量密度、充電兩個(gè)問題,磷酸鐵鋰還有個(gè)大問題,那就是低溫衰減嚴(yán)重和電量估算不準(zhǔn),而這會(huì)影響到磷酸鐵鋰車型的冬季續(xù)航。
磷酸鐵鋰低溫衰減嚴(yán)重,是因?yàn)槠溆蟹€(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu),鋰離子的擴(kuò)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(huì)讓電解液變得粘稠,鋰離子的擴(kuò)散速度就“雪上加霜”了。

同時(shí),磷酸鐵鋰的充放電電壓曲線非常平,電池管理系統(tǒng)很難判斷電池還剩多少電。因此,在低溫狀態(tài)下,工程師們?yōu)榱吮苊廛囎影肼贰皰佸^”,就會(huì)設(shè)置一個(gè)相對(duì)保守的策略,也就是表顯電量耗盡時(shí),實(shí)際電池仍保留一定余量。

這就會(huì)導(dǎo)致在-10℃以下的低溫情況下,三元鋰電池的性能可能會(huì)打7折,而磷酸鐵鋰可能會(huì)打5折。
想解決這兩個(gè)問題,需要供應(yīng)商優(yōu)化電池材料、電解液配方,但更考驗(yàn)的是車企的能力。

車企要優(yōu)化熱管理系統(tǒng),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(yōu)化充電效率。

電量估算不準(zhǔn)的問題,則要用優(yōu)化電池管理系統(tǒng)的方式解決。之前我正好參加過一次理想的電池技術(shù)分享會(huì),理想L6就是通過一個(gè)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(xù)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(xiàng)指標(biāo)那么明顯。
大勢所趨,理性看待
說了這么多,其實(shí)并不是想鼓吹磷酸鐵鋰,只是想告訴大家,它已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。而且,磷酸鐵鋰還有循環(huán)壽命長和更安全的優(yōu)勢。
在價(jià)格戰(zhàn)背景下,在我國鈷、鎳依賴進(jìn)口的情況下,磷酸鐵鋰一定是大勢所趨。未來,磷酸鐵鋰會(huì)主打中低端車型,而三元鋰只會(huì)越來越高端。也就是說,工程師們會(huì)想方設(shè)法地優(yōu)化磷酸鐵鋰的性能,它的技術(shù)升級(jí)也會(huì)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(shù)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(gè)型號(hào)的電池都有一個(gè)性能雷達(dá)圖,目前還沒出現(xiàn)真正的“六邊形戰(zhàn)士”。因此,選電池和買車一樣,沒有最好的,只有最適合的。
關(guān)于這不同種類的電池大家怎么看呢?歡迎留言討論~
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