寧德時(shí)代:靠三元鋰崛起但缺陷逐漸顯現(xiàn)
在寧德時(shí)代成立時(shí),,在三元鋰電池,、磷酸鐵鋰電池兩種技術(shù)路線中果斷選擇了前者,,并依靠該技術(shù)優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展起來(lái),。
表現(xiàn)優(yōu)異的三元鋰電池很快就成了市場(chǎng)主流電池。在動(dòng)力電池市場(chǎng),,三元鋰電池的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了電池市場(chǎng)60%,,這為選擇三元鋰電池的寧德時(shí)代,領(lǐng)跑電池市場(chǎng)帶來(lái)了極大的優(yōu)勢(shì),。
寧德時(shí)代推出的NCM811鋰電池,,電芯能量密度可達(dá)240Wh/kg,電池Pack能量密度達(dá)到170Wh/kg,,搭載這款電池的Aion S可以連續(xù)行駛超過(guò)500公里,。
而這樣優(yōu)越的續(xù)航能力,讓NCM811動(dòng)力電池很快就得到了蔚來(lái),、特斯拉這些新能源汽車(chē)車(chē)企的青睞,。
在技術(shù)方面,盡管三元鋰電池有高能量密度的優(yōu)勢(shì),,但它也因?yàn)椴环(wěn)定的問(wèn)題,,飽受市場(chǎng)詬病。
所以在比亞迪推出刀片電池后,,新能源汽車(chē)企業(yè)又把目光轉(zhuǎn)向了安全性更高的磷酸鐵鋰電池。
而寧德時(shí)代研究的全固態(tài)電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均是固態(tài)的鋰電池,,可以說(shuō)是電池的終極目標(biāo),。
目前,寧德時(shí)代雖然已制作固態(tài)電池樣品,,但是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)恐怕還要等到2030年。
比亞迪:刀片電池重走來(lái)時(shí)路
2020年3月,,比亞迪高調(diào)發(fā)布了自主研發(fā)的刀片電池,,而這其中也并沒(méi)有讓電池化學(xué)材料上的巨大革新。
刀片電池同樣也是大幅優(yōu)化了電芯單體和模組結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰電池,,能量密度較傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池提高50%以上。
從比亞迪漢EV到宋PLUS EV,、2021款唐EV,,再到不久后將升級(jí)的秦Pro EV,、e系統(tǒng)等車(chē)型,磷酸鐵鋰電池在比亞迪產(chǎn)品陣列的覆蓋將越來(lái)越全面,。
比亞迪開(kāi)發(fā)的新型磷酸鐵鋰“刀片電池”,,之所以這么取名,是由于這款電池較傳統(tǒng)方形電池更加呈現(xiàn)“扁平”和“長(zhǎng)條”形狀,。
該電池體積比能量密度”比傳統(tǒng)鐵鋰電池提升了50%,,成本能下降20%-30%,,放電倍率將大幅提升,,壽命長(zhǎng)達(dá)8年120萬(wàn)公里。
比亞迪推出的刀片電池,,也意味著將重新回歸磷酸鐵鋰,。
和寧德時(shí)代的技術(shù)路線相比,,比亞迪在三元鋰電池的路上,依然堅(jiān)持走截然不同的磷酸鐵鋰技術(shù)路線,。
隨著三元鋰電池在安全上的不穩(wěn)定性逐步暴露,,市場(chǎng)正表現(xiàn)出從三元鋰電池向磷酸鐵鋰電池回歸的趨勢(shì),,而磷酸鐵鋰電池正是比亞迪的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。
特斯拉:反復(fù)橫跳又自行研發(fā)
從今年年初開(kāi)始,,特斯拉便上演了一波反復(fù)橫跳的好戲,,截至目前Model 3年內(nèi)瘋狂的3次降價(jià),,印證了特斯拉年初換用磷酸鐵鋰電池的構(gòu)想。
其目的無(wú)非是進(jìn)一步降低成本,,從而打造更低的入門(mén)價(jià)格,,如果僅站在消費(fèi)者角度,,偏向成本考慮的磷酸鐵鋰車(chē)型,也在售價(jià)上極具吸引力,。
但降價(jià)歸降價(jià),,特斯拉在暗地中的選擇實(shí)則舉棋不定,。今年6月,,特斯拉與松下的電池制造協(xié)議條款延續(xù)至2023年,至此,,特斯拉將手握松下NMC與寧德時(shí)代LFP。
然而,,新供應(yīng)商的加入能夠緩解電池產(chǎn)能的問(wèn)題,,但成本問(wèn)題依然沒(méi)有得到很好解決,而且相比起競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,,目前特斯拉車(chē)型的電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越小。
所以特斯拉決定自己造成本更低,、容量更大,、性能更強(qiáng)的全新電池。
從特斯拉最近5年在動(dòng)力電池領(lǐng)域的布局來(lái)看,,其自造的電池有可能是集成了改進(jìn)型鎳鈷錳三元鋰離子電池+超級(jí)電容,可以在不同的工況下充分發(fā)揮兩種儲(chǔ)能元件的優(yōu)勢(shì),,提升電池放電功率和放電能力,。
其中的改進(jìn)型三元鋰離子電池或采用干電極技術(shù)以及改進(jìn)型電解液,,可在容量以及循環(huán)壽命上得到顯著提升。
相比起目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的NCM811三元鋰離子電池電芯最高約300Wh/kg的能量密度,,特斯拉的新電池技術(shù)能量密度提升潛力更大,。這在未來(lái)或?qū)⒋俪杉冸妱?dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程的一次飛躍,。
三國(guó)殺:電池技術(shù)的演化
就電池技術(shù)的發(fā)展情況而言,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線仍在高速地迭代中,。每?jī)赡昃驼{(diào)轉(zhuǎn)了一個(gè)船頭,,或者每年都在變更技術(shù)方向。
目前,,在新能源電池中,主流應(yīng)用是鋰離子電池,,即使在鋰電池中,,都存在著技術(shù)之爭(zhēng)。
目前的主流技術(shù)路線分為三元鋰電池,、磷酸鐵鋰電池這兩大方向,,其中以2016年作為分界線,此前磷酸鐵鋰為主要路線,,此后三元鋰電池上位。
但技術(shù)進(jìn)步使得磷酸鐵鋰電池與三元電池體積能量密度的差距縮小,,成本差距降低,,用戶(hù)又逐漸傾向于選擇搭載磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)車(chē)。
技術(shù)路線的分化都是加速電動(dòng)化,,同時(shí)也意味著行業(yè)格局可能面臨重塑。
對(duì)于寧德時(shí)代來(lái)說(shuō),,811系列電池作為拳頭產(chǎn)品,必須要重新贏取市場(chǎng)的信任以及消費(fèi)者的信任才可以,。
不過(guò),給三元鋰電池判死刑還為時(shí)尚早,。
隨著不斷攻堅(jiān),,四元鋰電池、無(wú)鈷電池,、固態(tài)電池等新的電池都量產(chǎn)不遠(yuǎn)了,,在下一階段的競(jìng)爭(zhēng)中,三元鋰電池的變體們還有可能會(huì)引領(lǐng)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,。
現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看,三元鋰電池可能仍然是出貨量最高的電池類(lèi)型,;磷酸鐵鋰電池會(huì)因?yàn)榘踩远@得一定的市場(chǎng),,但也無(wú)法完全顛覆三元鋰電池。
更何況,,目前三元鋰電池的玩家都還在研究升級(jí)三元鋰電池,隨著更多安全性更高,、成本更低,、能量密度更高的三元鋰電池變種的出現(xiàn),三元鋰電池還將會(huì)繼續(xù)繁榮,。
未來(lái)的答案:固態(tài)電池解決現(xiàn)有電池頑疾
傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池不會(huì)成為動(dòng)力電池的終點(diǎn),而全固態(tài)電池取代液態(tài)電池成為主流是大勢(shì)所趨,。
目前市場(chǎng)公認(rèn)的答案是,,現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)的電池系統(tǒng)能量密度翻一倍半,從普遍的160wh/kg,,到400wh/kg,,才是電動(dòng)車(chē)徹底取代燃油車(chē)的開(kāi)始。
最終要解決電池的能量密度問(wèn)題,,消滅里程焦慮,最后的方案一定是固態(tài)電池,。
與液態(tài)電池相比,,固態(tài)電池具有明顯的優(yōu)勢(shì),,其安全、穩(wěn)定,,且固態(tài)電解質(zhì)耐高溫,,損壞后不易爆炸起火。
近幾年電動(dòng)汽車(chē)起火事件頻發(fā),,讓社會(huì)各界關(guān)注其安全問(wèn)題的同時(shí),更催促著固態(tài)電池商業(yè)化加速落地,。
固態(tài)電池自身?yè)碛懈吣芰棵芏�,、小體積的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),代表著應(yīng)用該技術(shù)的新一代車(chē)型將擁有更長(zhǎng)的續(xù)航,、更低的車(chē)型能耗,、更好的空間體驗(yàn),,并且還支持快速充電,同時(shí)更加安全,。
固態(tài)電池是動(dòng)力電池液態(tài)邁向全固態(tài)的必經(jīng)之路,,傳統(tǒng)液態(tài)電池將在發(fā)展過(guò)程中漸漸減少液體的含量,從半固態(tài)電池到準(zhǔn)固態(tài)電池,,最終邁向無(wú)液體的全固態(tài)電池。
固態(tài)電池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用進(jìn)度
從發(fā)展趨勢(shì)看,,真正高水平的固態(tài)電池將在2020年前后,,以先行落地少量試制產(chǎn)品的方式,將逐步開(kāi)始商用化,,并在2025年左右,真正在全球范圍內(nèi)普及開(kāi)來(lái),。
而根據(jù)這兩大勢(shì)力的技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃,,可將固態(tài)電池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用劃分為三個(gè)時(shí)期,。
目前到2021年,為固態(tài)電池市場(chǎng)孕育期,,各方均未投放產(chǎn)品,,只進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的規(guī)劃和研發(fā),市場(chǎng)仍是三元系電池的天下,。
在2021—2025年,進(jìn)入固態(tài)電池應(yīng)用初期,,電池能量密度達(dá)到300-500Wh/kg,,屆時(shí)搭載固態(tài)電池的車(chē)型將成為電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)中的“高端品”,。
在2025—2030年左右,,甚至在未來(lái)更長(zhǎng)時(shí)間里,才能真正迎來(lái)市場(chǎng)的成熟期,,到時(shí)固態(tài)電池能量密度才能突破500Wh/kg的天花板,,真正在市場(chǎng)中普及開(kāi)來(lái),。
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星屑)
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