既要安全,又要续航,何时才能找到完美的新能源汽车电池?( 二 )
由于三元材料结构十分紧凑 , 所以单体电芯能量密度高 , 同等电池的体积下 , 可以比磷酸铁锂电池有更大的容量 。 根据宁德时代的计划 , 三元材料电池将在2020年实现单体能量密度300Wh/kg , 这几乎是磷酸铁锂电池容量的一倍 。
此外 , 三元材料电池在冬季低温条件下的衰减程度也更低 , 大部分三元锂电池低温衰减率约为15% , 而磷酸锂电池的低温衰减率甚至可以高达到50% 。
但三元材料的缺点十分明显 , 在安全方面远远不及磷酸铁锂电池 。 由于其元素本身不耐高温 , 对氧的束缚低 , 极端情况下氧分子很容易被释放出来 , 所以一旦发生碰撞挤压或是高温影响 , 就容易出现电池自燃现象 。
刀片电池 , 目前的最优解
三元锂电池的普及 , 一定程度是因为当时国家政策的指导性 。
2017年3月1日 , 中央四部委印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》通知 , 明确指出“将提高电池比能量作为今后的重点发展目标之一” 。
于是续航能力强且潜力无限的三元锂电池很快取代了磷酸铁锂电池 , 强大的续航能力也为新能源汽车的推广和普及做了很大的努力 。
但当续航解决之后 , 安全性较差的问题凸显了 。 从2018年开始 , 国内新能源汽车因为电池事故和故障烧车的事故频发 , 似乎大家已经见怪不怪了 。
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从上图来看 , 绝大多数电池自燃都与三元锂电池有关 。 磷酸铁锂电池的安全性再次被各大车厂关注 。
其实刀片电池只是比亚迪的说法 , 在宁德时代那里叫CTP(celltopack)技术 , 两者在思路上其实并没有不同 , 不过比亚迪明显做得更好 。
传统动力电池的发展思路 , 是把电芯(Cell)组装成为模组(Module) , 再将模组安装在电池包(Pack)里 , 形成“电芯-模组-电池包”的三级装配模式 , 但模组自身也有体积和重量 。
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图|刀片电池结构
通俗来讲CTP技术就是绕开模组 , 直接用电芯组成电池包 , 省出来的体积和重量 , 可以用来大幅增加电量、提高续航 。
在比亚迪的设计方案里 , 电芯被设计成长条状的方形铝壳;再将电芯通过堆栈式摆放 , 像“刀片”一样插入到电池包 , 从而使得电池空间利用率达到60% 。
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刀片电池本身作为磷酸铁锂电池 , 其能量密度并没有实质性的进步 。 但刀片电池单个电芯的长度可以达到2.1米 , 是传统磷酸铁锂电池的十倍以上 , 也可以说是从另一个角度解决了磷酸铁锂电池能量密度的问题 。
值得一提的是 , CTP技术不仅可以用在磷酸铁锂电池上 , 在宁德时代的设想里 , 该技术也能用在三元锂电池上 。
所以CTP技术只是一个新的解题思路 , 但并不一定是最终的“正确答案” , 毕竟三元锂电池的潜力远比磷酸铁锂电池大 。
谁才是新能源汽车的未来
三元锂和磷酸铁锂 , 这两种电芯作为互补的存在 , 各自都有优缺点 。
谁是新能源汽车的未来?暂时没有 , 可能也不会有结果——毕竟鱼与熊掌不可兼得 。 而我们能做的 , 只是通过新技术 , 弥补两者的缺点 。
由于国家政策的扶持 , 中国的新能源汽车行业以极其夸张的速度进行扩张 , 如今国内新能源汽车在续航上已经可以比肩特斯拉 , 但保证续航的前提是保证安全性 。
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