目前,新能源汽車主要裝配的
電池是鋰離子
電池,由石墨作為負(fù)極,然后磷酸鐵鋰或者三元或者鈷酸鋰做正極,電解質(zhì)是可燃的液體電解質(zhì),容易引起安全憂慮。當(dāng)能量密度到了300瓦時/公斤時,就到了液態(tài)鋰離子電池的一個極限。因此,預(yù)計下一步一方面鋰離子電池會持續(xù)有新的研究與發(fā)展,另一方面或許就要發(fā)展固態(tài)電池或者說我們逐漸要過渡到全固態(tài)鋰電池。
一、鋰離子電池的升級換代
我們可以看到,現(xiàn)在性價比最好的動力電池是磷酸鐵鋰,這就是為什么Model 3等等這些都有用磷酸鐵鋰,因為目前的磷酸鐵鋰性價比最優(yōu),每個瓦時的單體電池已經(jīng)到了五毛錢以下的成本,還有沒有降的空間,擴(kuò)大規(guī)模是可以降的,但是我們可以看到動力電池的材料還在一代一代地發(fā)展。
而三元電池正在往減鈷加鎳的方向發(fā)展,磷酸鐵鋰后面還有鎳錳酸鋰,鎳錳酸鋰它的優(yōu)點(diǎn)就是電壓高,相對于我們今天的金屬鋰來講是4.7V,拿石墨做負(fù)極,做電池做出4.5V電池,磷酸鐵鋰是3.2V,三元材料是3.6V,可以看到分別高40%和20%多。
同樣尺寸的一塊電池,你不用更換它的負(fù)極,也不用更換銅箔、鋁箔,也不用更換電解質(zhì)隔膜,把它的磷酸鐵鋰換成鎳錳酸鋰,電壓就升到4.5V,基本上容量可以保持不變,因為鎳錳酸鋰的比容量是130多mAh/g,磷酸鐵鋰是160左右,但是它的密度高。所以同樣的尺寸,容量基本上不變,電壓提升40%,也就是說它的能量可以提升40%。電動汽車做到了今天的話,我們更關(guān)注的是電池的體積能量密度,而不再是比能量的。
另外,鈉離子電池或者也將成為一個發(fā)展方向。如果說全世界的車都用鋰離子電池來,全世界的電能都用鋰離子電池儲存的話,是根本不夠的。所以一定要考慮新的電池,鈉離子電池或許是首選。鈉離子電池中的鋰的含量相當(dāng)少,只有0.0065%,鈉的含量2.75%。我們以磷酸鐵鋰電池(鋰離子電池中最便宜的)作為一個對比,它每瓦時的原材料成本是3毛4,鈉離子電池的原材料成本每瓦時是2毛6,成本價格更有優(yōu)勢。
目前,有機(jī)構(gòu)的研究表明,6安時軟包裝鈉離子電池的能量密度達(dá)到了145瓦時/公斤,5C充/5C放是1C充/1C放容量的90%, 10C充/10放容量是1C充/1C放的70%,應(yīng)該說快充性能比鋰離子電池還好。它的循環(huán)性,1C充/1C放的循環(huán)性可以大于6000次,3C充/3C放可以到3000次,成績也是不錯的。另外,它的高低溫性能,在高溫60度存放7天,容量有所下降,在常溫下可以很快恢復(fù);充滿電以后在85度存放7天,容量降低后,在常溫下容量依舊可以恢復(fù)。從循環(huán)性上來講,鈉離子電池在80度的循環(huán)性還是相當(dāng)好,將近1000次容量保持78%。低溫性能來說,負(fù)40度還可以完成充放電。
二、固態(tài)電池面臨技術(shù)破壁機(jī)會
固態(tài)電池未來的十年是破壁的十年,全固態(tài)電池是最理想的模式。全固態(tài)電池跟固液態(tài)電池相比,實際上是革命性的東西。第一個階段,鋰離子電池固態(tài)、液態(tài)互相學(xué)習(xí),固液態(tài)會得到很好的發(fā)展。第二個階段,全固態(tài)電池600-800瓦時/公斤,有更好的安全性,這個必然是革命性的。
2018年固態(tài)電池能量密度到了300瓦時/公斤,2019年也有生產(chǎn)基地建成。現(xiàn)在固態(tài)電池產(chǎn)品已經(jīng)供給無人機(jī)使用,電池安全性都通過了測試。它的原材料包括硅碳負(fù)極都在批量的生產(chǎn),同時固態(tài)電池所需要的涂固態(tài)電解質(zhì)材料的隔膜也可以批量生產(chǎn)。
固態(tài)電池會擺脫對一些過渡金屬的依賴,制造方法也會隨之改變,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也發(fā)生創(chuàng)新。而且,固態(tài)電池不僅僅是指鋰離子電池,固態(tài)電池會走向金屬鋰電池,也不排除金屬鈉電池,也不排除空氣電池,所以十年破壁會有很好的機(jī)會。
因此,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,和市場不同層面的需要,相信不同種類,不同特性的電池都將根據(jù)自身特點(diǎn)不斷完善,配置應(yīng)用到合理的場景,并不斷的促進(jìn)電池技術(shù)的迭代升級。
(責(zé)任編輯:子蕊)