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三元電池被逼上“絕路”?

時(shí)間:2022-07-12 09:43來源:C次元 作者:張之棟
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三元鋰電池被關(guān)在了儲(chǔ)能市場(chǎng)的大門外。

 

日前,國(guó)家能源局綜合司發(fā)布了《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)征求意見稿》,文件中明確提出:

 

“中大型化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池和鈉硫電池,不宜選用梯次利用動(dòng)力電池;選用梯次利用動(dòng)力電池時(shí),應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估。”

 

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相關(guān)政策的提出,不僅意味著在儲(chǔ)能市場(chǎng)中,三元鋰電池將會(huì)陷入到政策的劣勢(shì);甚至很大概率上,還會(huì)對(duì)動(dòng)力電池市場(chǎng)中,三元鋰電池的市場(chǎng)份額造成影響。

 

肯定會(huì)有不少人認(rèn)為,三元鋰電池?zé)岱(wěn)定性差、成本高,本身就不適用于儲(chǔ)能。然而恰恰相反的是,國(guó)外較小規(guī)模的家用儲(chǔ)能系統(tǒng),大部分都是以三元鋰電池為主,進(jìn)而保證在有限的空間內(nèi),實(shí)現(xiàn)更大的效益。

 

當(dāng)然,電池技術(shù)最講究因地制宜。

 

目前國(guó)內(nèi)的電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)中,由于考慮到成本、安全等問題,磷酸鐵鋰電池才是名副其實(shí)的主流。而且不容忽略的是,動(dòng)力電池市場(chǎng)中,磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)份額,更是壓了三元鋰電池一頭。

 

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三十年河?xùn)|,三十年河西。在這個(gè)補(bǔ)貼退坡的時(shí)代,沒有政策的加持,三元鋰電池的高能量密度,沒能“打過”磷酸鐵鋰電池的安全性,正成為一個(gè)既定事實(shí)。

 

但另一角度,說三元鋰電池被逼上“絕路”,還為時(shí)尚早。

 

01

 

三元鋰電池,真的不安全?

 

不知從何時(shí)開始,三元鋰電池的標(biāo)簽不再是高能量密度,而是變成了成本高、不安全。

 

伴隨著輿論的導(dǎo)向,消費(fèi)者們也從一開始的里程焦慮,逐漸向著安全焦慮的方向轉(zhuǎn)變。而以刀片電池為首的磷酸鐵鋰電池們,越是強(qiáng)調(diào)宣傳自身的安全性,三元鋰電池的處境就越顯微妙。

 

所以,三元鋰電池是真的不安全嗎?

 

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首先,從安全的角度,亦或者是熱穩(wěn)定性的角度考慮,三元鋰電池的技術(shù)路線,確實(shí)不及磷酸鐵鋰電池。

 

三元鋰電池的熱穩(wěn)定性較差,300℃之下就會(huì)分解出氧分子,遇到電池中可燃的電解液、碳材料后,沾點(diǎn)火星就著,所產(chǎn)生的熱量還會(huì)進(jìn)一步加劇正極分解,極短的時(shí)間內(nèi)就有可能發(fā)生爆燃。

 

相比之下,磷酸鐵鋰電池則可以堅(jiān)持到700-800℃,而且不會(huì)分解出氧分子,缺少“助燃劑”的情況下,安全性能也就更高。

 

但是這里需要明確的一點(diǎn):電芯安全,不代表電池系統(tǒng)安全;電芯熱穩(wěn)定性差,不代表電池系統(tǒng)不穩(wěn)定。

 

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正極材料、負(fù)極材料、電解液組成電芯,成百上千顆電芯組成模組,多個(gè)模組組合成電池包,電池包加上傳感器、BMS、電子電路等就構(gòu)成了整個(gè)電池系統(tǒng)。

 

關(guān)于三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池名稱的由來,便是根據(jù)正極材料的不同而進(jìn)行的區(qū)分。所以在討論三元鋰電池的安全性時(shí),上文提到的化學(xué)特性分析,還只是停留在電芯層次。

 

為了保證三元鋰電池上車的安全,動(dòng)力電池企業(yè)、車企往往會(huì)從模組層次、電池包層次、系統(tǒng)層次逐級(jí)做出特殊設(shè)計(jì),以弱化三元鋰電芯層次的不穩(wěn)定性,從而避免事故的產(chǎn)生。

 

像蔚來的不起火電池、廣汽的彈匣電池、長(zhǎng)城的大禹電池等,都是可以印證的實(shí)例。而且必須承認(rèn)的是,從系統(tǒng)層次而非電芯層次,電池系統(tǒng)的安全才是對(duì)消費(fèi)者有意義的事情。

 

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當(dāng)然,與磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的成本確實(shí)會(huì)高很多。如上圖所示,三元鋰電池的單度成本至少要比磷酸鐵鋰電池高出94元,按照75度電的電池包計(jì)算,也就是至少會(huì)多出7050元。

 

兩害相權(quán)取其輕,兩利相衡取其重。

 

站在車企的位置來看,通過磷酸鐵鋰電池進(jìn)行降本是一方面,滿足消費(fèi)者的意愿則是另外一方面。雖然說磷酸鐵鋰電池的能量密度較低,相對(duì)應(yīng)的里程數(shù)也不長(zhǎng),但“夠用+便宜”足夠吸引不少消費(fèi)者的青睞。

 

那么再提出一個(gè)新問題:三元鋰電池,會(huì)沒落嗎?

 

 

02

 

4680向左,麒麟向右

 

根據(jù)中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2021年全年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝車量累計(jì)154.5GWh,其中三元電池裝車量累計(jì)74.3GWh,同比累計(jì)增長(zhǎng)91.3%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計(jì)79.8GWh,同比累計(jì)增長(zhǎng)227.4%。

 

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數(shù)據(jù)不會(huì)說謊,盡管動(dòng)力電池的基本盤依舊穩(wěn)定上漲,但磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的市場(chǎng)份額已經(jīng)出現(xiàn)了分流。再加上今年電池上游原材料成本飆漲,三元鋰電池的處境變得更加糟糕起來。

 

窮則變,變則通。三元鋰電池想要改變現(xiàn)狀,其實(shí)也就只剩下一條路——技術(shù)創(chuàng)新。

 

特斯拉或許是最早意識(shí)到三元鋰電池問題的車企之一,而4680圓柱電芯,便是特斯拉給出的答案。

 

在特斯拉的官方宣傳中,4680電池通過正負(fù)極材料優(yōu)化,以及干電極技術(shù),增加了電池能量密度;圓柱狀電芯,不僅可以降低結(jié)構(gòu)成本,還進(jìn)一步降低了制造成本;增強(qiáng)了熱穩(wěn)定性,降低了熱管理難度……

 

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總之,4680電池的出現(xiàn),給三元鋰電池的發(fā)展提供了新的方向,也成功帶動(dòng)了一波圓柱電池科研浪潮。無獨(dú)有偶的是,作為全球動(dòng)力電池龍頭的寧德時(shí)代也在近期推出了麒麟電池,并且公然叫板特斯拉的4680。

 

麒麟電池是寧德時(shí)代CTP 3.0技術(shù)的集合,是典型的電池包結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,可以同時(shí)應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

 

據(jù)官方宣稱,第三代CTP技術(shù)在應(yīng)用于三元電池的情況下,其電池系統(tǒng)重量能量密度可以提升至255Wh/kg, 體積能量密度則突破450Wh/L;而在應(yīng)用于 磷酸鐵鋰電池的情況下,電池系統(tǒng)重量能量密度可以提升至160Wh/kg, 體積能量密度則突破290Wh/L。

 

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事實(shí)上,關(guān)于麒麟電池超過4680系統(tǒng)13%性能的表述,真的很難判斷出真假。但這種電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新,如果沒有對(duì)三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯進(jìn)行特定的結(jié)構(gòu)區(qū)分設(shè)計(jì),很難說不會(huì)出現(xiàn)問題。

 

只不過話又說回來,對(duì)于車企來說,麒麟電池的出現(xiàn),不僅意味著多出了一個(gè)可選擇的方向,更是多出了一個(gè)繼續(xù)使用三元鋰電池的理由。

 

技術(shù)的創(chuàng)新,不管是電芯形狀的創(chuàng)新也好,還是電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的迭代也罷,其目標(biāo)一致——提供更適合市場(chǎng)的電池產(chǎn)品。

 

所以從性能、安全、成本三者之間的權(quán)衡來看,關(guān)于三元鋰電池,終究會(huì)有特定的消費(fèi)者為其買單,而且這個(gè)市場(chǎng)的韌性也足夠大。

 

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最后想要說的是,在長(zhǎng)期主義與短期效益之間,車企也好,動(dòng)力電池企業(yè)也罷,其實(shí)都需要一個(gè)深度的權(quán)衡。

 

換言之,特斯拉的4680、寧德時(shí)代的麒麟電池確實(shí)指出了兩條路,但能否走得通,依舊存在很多的不確定性。而且就電池的創(chuàng)新而言,例如固態(tài)電池、鈉離子電池等基礎(chǔ)材料方面的技術(shù)進(jìn)步,或許才是更有可能開拓出新市場(chǎng)的正確路徑。

 

哪怕現(xiàn)在看來,動(dòng)力電池的“橫向發(fā)展”好像會(huì)比“縱向生長(zhǎng)”更直截了當(dāng)一些。

 

但時(shí)代終會(huì)證明,未來市場(chǎng)會(huì)傾向于哪一方,動(dòng)力電池的真命題是什么,以及誰是對(duì)的,誰又是錯(cuò)的。

 

(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 三元電池
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