2016動(dòng)力電池出貨量：磷酸鐵鋰仍是主力
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 13:26
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作為核心零部件的動(dòng)力電池，其發(fā)展緊隨新能源汽車整體市場趨勢，從2015年新能源汽車市場開始大幅上量后，動(dòng)力電池市場也呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢，資本等的大量涌入帶動(dòng)了電池廠商的產(chǎn)能、出貨量的大幅提升。
從動(dòng)力電池歷年出貨量看，2015年開始動(dòng)力電池跟隨新能源汽車產(chǎn)銷量崛起，從2014年的僅3.7Gwh的出貨量躍居至2015年15.7Gwh，同比增長超過3倍。2016年有產(chǎn)量的新能源汽車搭載電池總量達(dá)28 Gwh，與去年同期相比增長79%，超過去年全年動(dòng)力電池出貨量近12Gwh。（注釋：動(dòng)力電池出貨量為保守統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，源于新能源汽車產(chǎn)量與其搭載的電池容量乘積。由于未考慮其他影響因素，電池廠商實(shí)際產(chǎn)能會(huì)高于此。電池產(chǎn)量計(jì)算公式：車型搭載電池容量*車型產(chǎn)量。）
其中，磷酸鐵鋰電池依舊是市場主力，占比高達(dá)73%，搭載量高達(dá)20Gwh，而三元材料電池受制此前政策禁用純電動(dòng)客車的影響，今年搭載量僅為6.3Gwh，占比22%。其次，包括錳酸鋰、鈦酸鋰、鎳氫電池、超級電容等其他材料電池也均有小量搭載，占比僅5%。
分企業(yè)看，據(jù)統(tǒng)計(jì)梳理，2016年配套電池廠商覆蓋超過100家。其中，搭載量過100Mwh的電池廠商達(dá)30家，超過1Gwh的電池廠商僅4家：寧德時(shí)代新能源(CATL)、比亞迪、國軒高科、沃特瑪，其中僅比亞迪一家，2016年電池出貨量就高達(dá)7.4Gwh，占比總量的26%。其次，CATL出貨量也高達(dá)6.7Gwh，位居第二位，兩家累計(jì)高達(dá)14Gwh，占比總量的50%，產(chǎn)能集中度較高。另外，沃特瑪、合肥國軒高科出貨量也高達(dá)2.5Gwh和1.86Gwh，位居排行前四位。萬向、力神、比克三家動(dòng)力電池出貨量相差不大，均在0.7Gwh水平。
細(xì)分領(lǐng)域看，新能源乘用車和新能源客車電池搭載量相差近7Gwh。較之新能源客車，乘用車平均單個(gè)車型電池搭載量較小，但其產(chǎn)量遠(yuǎn)高于客車；而新能源客車產(chǎn)量雖落后與乘用車，但其單個(gè)車型平均搭載電池量遠(yuǎn)高于乘用車。綜合計(jì)算得出，2016年新能源乘用車和客車電池搭載量累計(jì)分別達(dá)9.0Gwh和15.9 Gwh，占比為32%和57%，而產(chǎn)出相對較少的純電動(dòng)專用車?yán)塾?jì)電池搭載量僅3Gwh，占比11%。
作為新能源汽車領(lǐng)域的重要分支——新能源客車，其搭載的電池類型主要為磷酸鐵鋰電池，全年累計(jì)搭載量達(dá)14.8Gwh，占比總出貨量的53%。在新能源客車電池搭載量中占比高達(dá)93%，而在新能源乘用車領(lǐng)域比較受歡迎的三元鋰電在客車領(lǐng)域受制政策壓力，出貨量被壓縮到58.69Mwh，占比新能源客車電池搭載量的僅1%,而錳酸鋰和鈦酸鋰也有少量出貨量，累計(jì)0.96Gwh，累計(jì)占比3%。其中錳酸鋰電池在插電式客車領(lǐng)域?yàn)橹髁麟姵仡愋?，其搭載量達(dá)0.6Gwh。
從2016年動(dòng)力電池在新能源客車領(lǐng)域的出貨量排行看，排名靠前的電池廠商配套的新能源客車企多集中在宇通、中通、南京金龍、廈門金龍、廈門金旅、揚(yáng)州亞星、比亞迪、北汽福田、珠海廣通等。除了自產(chǎn)自銷的比亞迪外，多數(shù)電池廠商不單為一家客車企業(yè)提供動(dòng)力電池，更多的同時(shí)為7家以上客車企業(yè)同時(shí)提供配套電池。
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用，則在名稱中加入“動(dòng)力”兩字，即磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動(dòng)力電池”。
意義
截止本人增補(bǔ)此詞條(2013年4月24日)，金屬交易市場，鈷(Co)最貴，并且存儲(chǔ)量不多，鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜，而鐵(Fe)最便宜。正極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因此，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。它的另一個(gè)特點(diǎn)是對環(huán)境無污染。
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會(huì)因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯(cuò)，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動(dòng)力電池。
結(jié)構(gòu)與工作原理
LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來回遷移而命名的。
主要性能
LiFePO4電池的標(biāo)稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會(huì)有些差異。例如同一種型號(同一種封裝的標(biāo)準(zhǔn)電池)，其電池的容量有較大差別(10%～20%)。
磷酸鐵鋰動(dòng)力電池主要性能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較，也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是，不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在各項(xiàng)性能參數(shù)上會(huì)有一些差別;另外，有一些電池性能未列入，如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。
磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點(diǎn)幾到幾毫安時(shí)、中型的幾十毫安時(shí)、大型的幾百毫安時(shí)。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。這里再介紹一種目前應(yīng)用較廣的小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的參數(shù)。其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm(型號為18650)，其參數(shù)性能如表2所示。
過放電到零電壓試驗(yàn)
采用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池做過放電到零電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿，然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天;存放到期后再用0.5C充電率充滿，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。
試驗(yàn)的結(jié)果是，零電壓存放7天后電池?zé)o泄漏，性能良好，容量為100%;存放30天后，無泄漏、性能良好，容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán)，容量又恢復(fù)到100%。
這試驗(yàn)說明該電池 即使出現(xiàn)過放電(甚至到0V)，并存放一定時(shí)間，電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。
