解析磷酸鐵鋰電池的發(fā)展
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-02-20 19:01
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時(shí)至今日，三元鋰電池已成為汽車電動(dòng)化的最核心元素，但面對(duì)將到來(lái)的動(dòng)力電池大洗牌時(shí)代，它雖信心滿滿，但又似乎憂心忡忡。
誠(chéng)然，各個(gè)行業(yè)都會(huì)在不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)啟洗牌工作。一成不變、不求革新之輩很容易被淘汰，相反，勇于創(chuàng)新、著眼未來(lái)的態(tài)度會(huì)讓自身能力值更加強(qiáng)大。結(jié)果則很簡(jiǎn)單，前者被洗掉，后者將取代前者的位置。
20世紀(jì)70年代，鋰離子電池這個(gè)概念首次被提出并開(kāi)始被研究。時(shí)至今日，三元鋰電池已成為汽車電動(dòng)化的最核心元素。
然而，面對(duì)將到來(lái)的動(dòng)力電池大洗牌時(shí)代，它信心滿滿，但又似乎憂心忡忡。因?yàn)榧夹g(shù)，從不承認(rèn)馬太效應(yīng)。
就目前的新能源汽車市場(chǎng)來(lái)看，我們最為熟知的是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，可以說(shuō)，這兩種動(dòng)力電池?fù)纹鹆爽F(xiàn)階段的全球電動(dòng)化發(fā)展之路。
不過(guò)，隨著大家對(duì)于續(xù)航里程、充電時(shí)間、安全性等問(wèn)題的愈發(fā)關(guān)注，“老家伙”們開(kāi)始力不從心。人們?cè)谕虏?、抱怨、忍耐的同時(shí)，期盼著一種集高能量密度、高安全性、高效率充能、低成本于一身的電池類型早日出現(xiàn)。
“老家伙”腹背受敵，燃料電池、固態(tài)電池等“新勢(shì)力”伺機(jī)而動(dòng)，利用燃料電池驅(qū)動(dòng)的車型幾年前就已出現(xiàn)在市場(chǎng)當(dāng)中。那么，在大洗牌時(shí)代到來(lái)之時(shí)，誰(shuí)會(huì)被淘汰出局，誰(shuí)繼續(xù)茍延殘喘，誰(shuí)又將脫穎而出？
鋰電池，最主流也最危險(xiǎn)
準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，應(yīng)該稱之為“三元鋰離子電池”（以下簡(jiǎn)稱三元鋰電池）。索尼公司在1991年發(fā)布了首個(gè)商用鋰離子電池，革命性地改變了消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展之路。如今，鋰離子電池是絕對(duì)的主流，3C市場(chǎng)一直依賴于它的存在，相對(duì)而言新能源汽車應(yīng)用得則要晚一些。
不過(guò)正如前文所言，若不思進(jìn)取，創(chuàng)新的浪潮早晚會(huì)將你拍打在落后的沙灘上。去年早些時(shí)候，世界上歷史悠久的、最有名望的科學(xué)雜志《自然》刊登了一篇文章，題為《距離鋰電子電池革命僅余10年》，這篇文章指出，鋰離子電池性能和價(jià)格的演進(jìn)速度正在放緩。
深究原因，無(wú)非有二：
其一，技術(shù)瓶頸。電池，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種能夠?qū)?chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。所以，在晶體結(jié)構(gòu)中可以儲(chǔ)存的電量是有天花板的。就拿手機(jī)來(lái)說(shuō)，隨著硬件水平的不斷提升，手機(jī)自身的技術(shù)與性能呈飛躍式發(fā)展，但配套鋰電池的升級(jí)之路卻依舊步履蹣跚。
較二十年前，可充電鋰離子電池在電池組所儲(chǔ)存能量方面提升了數(shù)倍，看似突飛猛進(jìn)，實(shí)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其是相對(duì)于芯片、軟件等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的更新速度。可以說(shuō)，鋰電池從被需求、不可替代、主流，慢慢得在朝“被替代”前進(jìn)。
應(yīng)用到新能源汽車上之后，這種“緩慢”就更加突顯。車企們不可能在一款轎車上放入大量的三元鋰電池，原因很簡(jiǎn)單——重量。隨著車重的同步提升，實(shí)際續(xù)航能力的上揚(yáng)曲線終將歸于平直，再加上充電設(shè)施還未達(dá)到完善的程度，三元鋰電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)必將率先走向抉擇點(diǎn)。
其二，材料。決定三元鋰電池性能的最主要因素是電池兩極的材料，特別是正極材料。鎳、鈷、錳，這三種金屬元素幾乎主宰了一切。其中，鎳元素最大的意義在于提升能量密度；鈷的作用是穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，且能夠提高材料的循環(huán)和倍率性能。
不可或缺，導(dǎo)致了沒(méi)得選，這樣一來(lái)，鎳和鈷的價(jià)格在2017年呈現(xiàn)出了持續(xù)激增的狀態(tài)，市場(chǎng)供不應(yīng)求。雖然在2018年下半年出現(xiàn)了下滑，但短期內(nèi)的不可替代仍促使著價(jià)格蓄力反彈。多家正極材料企業(yè)和鋰電池企業(yè)紛紛表示，基于成本原因，一定要尋找替代品。
“NCM811（鎳：鈷：錳=8:1:1））”的出現(xiàn)讓三元鋰電池可以有力回?fù)糍|(zhì)疑。原則上說(shuō)，相對(duì)于已經(jīng)成熟的“532”和“622”，811在鎳的占比上進(jìn)一步得到了提升，能量密度增加的同時(shí)，成本隨之降低。隨著未來(lái)的進(jìn)一步發(fā)展，無(wú)鈷鋰電池也在逐步浮出水面。
但凡事都有兩面性，NCM811也并非無(wú)懈可擊。不止一個(gè)專家曾指出，鎳比例越高，整個(gè)正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。高溫不穩(wěn)定、低溫效能低本來(lái)就是三元鋰電池的短板，這樣一來(lái)，安全性成為了必須要優(yōu)先逾越的障礙。
于是很多動(dòng)力電池企業(yè)將重心放在了安全性上，蜂巢能源科技有限公司全球營(yíng)銷副總裁JeffreyYambrick（嚴(yán)博瑞）對(duì)于NCM811十分看好，但也承認(rèn)穩(wěn)定性是必須要關(guān)注的問(wèn)題：“NCM811關(guān)注的問(wèn)題是如何在高溫下保證穩(wěn)定性，我們進(jìn)行了優(yōu)化。在蜂巢能源的研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)正極材料的改進(jìn)，使得正極材料能夠在零下20—60攝氏度正常工作，高溫140—150攝氏度使得阻抗增大3個(gè)數(shù)量級(jí)形成斷路，保證電芯的安全。”
坦白講，現(xiàn)在談?wù)撊囯姵氐哪┤者€為時(shí)過(guò)早，有朝一日一旦在材料上有所突破，亦或是在能量技術(shù)方面挑破了天花板，三元鋰電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將有望再一次得到發(fā)揮。
誠(chéng)然，各個(gè)行業(yè)都會(huì)在不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)啟洗牌工作。一成不變、不求革新之輩很容易被淘汰，相反，勇于創(chuàng)新、著眼未來(lái)的態(tài)度會(huì)讓自身能力值更加強(qiáng)大。結(jié)果則很簡(jiǎn)單，前者被洗掉，后者將取代前者的位置。
20世紀(jì)70年代，鋰離子電池這個(gè)概念首次被提出并開(kāi)始被研究。時(shí)至今日，三元鋰電池已成為汽車電動(dòng)化的最核心元素。
然而，面對(duì)將到來(lái)的動(dòng)力電池大洗牌時(shí)代，它信心滿滿，但又似乎憂心忡忡。因?yàn)榧夹g(shù)，從不承認(rèn)馬太效應(yīng)。
就目前的新能源汽車市場(chǎng)來(lái)看，我們最為熟知的是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，可以說(shuō)，這兩種動(dòng)力電池?fù)纹鹆爽F(xiàn)階段的全球電動(dòng)化發(fā)展之路。
不過(guò)，隨著大家對(duì)于續(xù)航里程、充電時(shí)間、安全性等問(wèn)題的愈發(fā)關(guān)注，“老家伙”們開(kāi)始力不從心。人們?cè)谕虏?、抱怨、忍耐的同時(shí)，期盼著一種集高能量密度、高安全性、高效率充能、低成本于一身的電池類型早日出現(xiàn)。
“老家伙”腹背受敵，燃料電池、固態(tài)電池等“新勢(shì)力”伺機(jī)而動(dòng)，利用燃料電池驅(qū)動(dòng)的車型幾年前就已出現(xiàn)在市場(chǎng)當(dāng)中。那么，在大洗牌時(shí)代到來(lái)之時(shí)，誰(shuí)會(huì)被淘汰出局，誰(shuí)繼續(xù)茍延殘喘，誰(shuí)又將脫穎而出？
鋰電池，最主流也最危險(xiǎn)
準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，應(yīng)該稱之為“三元鋰離子電池”（以下簡(jiǎn)稱三元鋰電池）。索尼公司在1991年發(fā)布了首個(gè)商用鋰離子電池，革命性地改變了消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展之路。如今，鋰離子電池是絕對(duì)的主流，3C市場(chǎng)一直依賴于它的存在，相對(duì)而言新能源汽車應(yīng)用得則要晚一些。
不過(guò)正如前文所言，若不思進(jìn)取，創(chuàng)新的浪潮早晚會(huì)將你拍打在落后的沙灘上。去年早些時(shí)候，世界上歷史悠久的、最有名望的科學(xué)雜志《自然》刊登了一篇文章，題為《距離鋰電子電池革命僅余10年》，這篇文章指出，鋰離子電池性能和價(jià)格的演進(jìn)速度正在放緩。
深究原因，無(wú)非有二：
其一，技術(shù)瓶頸。電池，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種能夠?qū)?chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。所以，在晶體結(jié)構(gòu)中可以儲(chǔ)存的電量是有天花板的。就拿手機(jī)來(lái)說(shuō)，隨著硬件水平的不斷提升，手機(jī)自身的技術(shù)與性能呈飛躍式發(fā)展，但配套鋰電池的升級(jí)之路卻依舊步履蹣跚。
較二十年前，可充電鋰離子電池在電池組所儲(chǔ)存能量方面提升了數(shù)倍，看似突飛猛進(jìn)，實(shí)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其是相對(duì)于芯片、軟件等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的更新速度。可以說(shuō)，鋰電池從被需求、不可替代、主流，慢慢得在朝“被替代”前進(jìn)。
應(yīng)用到新能源汽車上之后，這種“緩慢”就更加突顯。車企們不可能在一款轎車上放入大量的三元鋰電池，原因很簡(jiǎn)單——重量。隨著車重的同步提升，實(shí)際續(xù)航能力的上揚(yáng)曲線終將歸于平直，再加上充電設(shè)施還未達(dá)到完善的程度，三元鋰電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)必將率先走向抉擇點(diǎn)。
其二，材料。決定三元鋰電池性能的最主要因素是電池兩極的材料，特別是正極材料。鎳、鈷、錳，這三種金屬元素幾乎主宰了一切。其中，鎳元素最大的意義在于提升能量密度；鈷的作用是穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，且能夠提高材料的循環(huán)和倍率性能。
不可或缺，導(dǎo)致了沒(méi)得選，這樣一來(lái)，鎳和鈷的價(jià)格在2017年呈現(xiàn)出了持續(xù)激增的狀態(tài)，市場(chǎng)供不應(yīng)求。雖然在2018年下半年出現(xiàn)了下滑，但短期內(nèi)的不可替代仍促使著價(jià)格蓄力反彈。多家正極材料企業(yè)和鋰電池企業(yè)紛紛表示，基于成本原因，一定要尋找替代品。
“NCM811（鎳：鈷：錳=8:1:1））”的出現(xiàn)讓三元鋰電池可以有力回?fù)糍|(zhì)疑。原則上說(shuō)，相對(duì)于已經(jīng)成熟的“532”和“622”，811在鎳的占比上進(jìn)一步得到了提升，能量密度增加的同時(shí)，成本隨之降低。隨著未來(lái)的進(jìn)一步發(fā)展，無(wú)鈷鋰電池也在逐步浮出水面。
但凡事都有兩面性，NCM811也并非無(wú)懈可擊。不止一個(gè)專家曾指出，鎳比例越高，整個(gè)正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。高溫不穩(wěn)定、低溫效能低本來(lái)就是三元鋰電池的短板，這樣一來(lái)，安全性成為了必須要優(yōu)先逾越的障礙。
于是很多動(dòng)力電池企業(yè)將重心放在了安全性上，蜂巢能源科技有限公司全球營(yíng)銷副總裁JeffreyYambrick（嚴(yán)博瑞）對(duì)于NCM811十分看好，但也承認(rèn)穩(wěn)定性是必須要關(guān)注的問(wèn)題：“NCM811關(guān)注的問(wèn)題是如何在高溫下保證穩(wěn)定性，我們進(jìn)行了優(yōu)化。在蜂巢能源的研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)正極材料的改進(jìn)，使得正極材料能夠在零下20—60攝氏度正常工作，高溫140—150攝氏度使得阻抗增大3個(gè)數(shù)量級(jí)形成斷路，保證電芯的安全。”
坦白講，現(xiàn)在談?wù)撊囯姵氐哪┤者€為時(shí)過(guò)早，有朝一日一旦在材料上有所突破，亦或是在能量技術(shù)方面挑破了天花板，三元鋰電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將有望再一次得到發(fā)揮。
