隨著比亞迪基於磷酸鐵鋰技術的「刀片電池」發布,以及特斯拉與寧德時代商討「無鈷電池」事件的曝光,再一次將已被乘用車領域「拋棄」的磷酸鐵鋰電池拉回到人們的視線中。隨之而來的是眾多關於今後動力電池路徑選擇的猜忌。
暫且不說未來電動車動力電池路徑如何的選擇,縱觀動力電池發展至今,無論是選擇三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,最關鍵的決定因素之一便是「電池能量密度」,這也將繼續影響未來動力電池技術路徑的選擇。那麼,國內市場上電動車的動力電池的能量密度是如何發展的呢? 今天,頭條君帶大家盤點一番。
在盤點之前,我們先明白電池能量密度的一個概念,即電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。而對於電動車動力電池的能量密度常常指向的是兩個不同的概念,一個是單體電芯的能量密度,一個是電池系統(電池包)的能量密度。電芯能量密度指的是一個電池系統的最小單元;電池系統能量密度是指單體組合完成後的整個電池系統的電量比整個電池系統的重量或體積。
本文中所比較都是電芯能量密度,之所以只看電芯,不看電池包,是因為電池包是由車企自己設計,而電芯才是電池技術的真正體現。
首先要說的就是我國電動車領域大佬比亞迪,伴隨著政策的東風,比亞迪加快了開發新能源汽車的步伐,並且自主研發磷酸鐵鋰電池。2010年第一批搭載比亞迪磷酸鐵鋰電池量產的車型就是比亞迪推出的e6,其電芯能量密度為90Wh/kg。
隨著技術的升級,磷酸鐵鋰電池電芯能量密度也逐步提升,2015年,磷酸鐵鋰電池電芯能量密度提高到125 Wh/kg,隨後又提高到135 Wh /kg。目前,比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為160Wh/kg,而接下來比亞迪計劃將電芯能量密度繼續提升到180Wh/kg。
雖然磷酸鐵鋰電池技術在不斷的進步,但也很難達到更高的能量密度來滿足電動車的高要求的續航裡程。於是,比亞迪開啟了兩條腿走路的模式,不放棄磷酸鐵鋰電池的研發,但也同時開啟了對三元鋰電池的研究。比亞迪的插電式混合動力車型比如,秦100、唐100、宋DM等已經開始使用三元鋰電池。
2019年上市的比亞迪唐ev600所用的三元鋰電池電芯的密度達到235Wh/kg,也是目前比亞迪量產的三元鋰電池最高的能量密度,有望在今年達到300Wh/kg。
除比亞迪外,不得不說的還有我國動力電池的龍頭企業寧德時代。在2014年與寶馬合作的第一款車型華晨寶馬之諾1E的上市,讓寧德時代名聲大噪,當時,寶馬之諾1E電芯能量密度約為89Wh/kg。在此後,寧德時代電動車技術研發上更是突飛猛進,可以說趕超日韓動力電池企業。
磷酸鐵鋰電池方面,寧德時代電芯能量密度達到了160Wh/kg以上。在三元鋰電池方面,寧德時代主要有三種類型的電池,分別為NCM 523 、NCM 622和NCM811,其能量密度分別為160-200Wh/kg、230Wh/kg以及270Wh/kg。
而我國市場主流的電動車均採用寧德時代的電池。例如,名爵ezs採用的是寧德時代NCM 523電池,其電芯密度為161Wh/kg;同樣,朗逸用的也是NCM 523電池,電芯密度為189Wh/kg。廣汽新能源傳祺GE3 則採用的寧德時代NCM 622電池,電芯能量密度為217Wh/kg。
值得一提的是,寶馬X1PHEV和廣汽新能源的Aion S搭載的寧德時代生產的NCM 811動力電池,續航能力大幅提升,電芯能量密度為235Wh/kg。未來,帝豪GSe和東風風神電動也有望搭載寧德時代NCM 811電池,來達到高續航的標準。
除了搭載寧德時代電池的車型,在國內動力電池市場最吸引人眼球的莫過於特斯拉的Model3,在2019年量產,2020年交付,據悉,其電池電芯的能量密度為300Wh/kg,所使用的電池為21700電池。
回看特斯拉動力電池能量密度發展裡歷程可以用突飛猛進來形容,從2008年第一輛生產的電動汽車Roadster,電芯能量密度為55Wh/kg,到在2012年6月交付第二款量產車型ModelS,其當時電芯能量密度約為200Wh/kg,再到2015年則交付第三款量產車型ModelX,電芯能量密度約為250Wh/kg以及現在達到300Wh/kg的Model3。
不斷研發高能量密度電池,使其電動車的續航裡程也在不斷提高,特斯拉逐步成為全球電動汽車領導者。
除特斯拉外,位於歐美地區的車企,將電動車投放中國市場的還有通用汽車。2013年通用汽車將旗下雪佛蘭電動車型沃藍達投放中國市場,沃藍達採用的LG化學的電池,當時其電芯能量密度為140Wh/kg。
此外,還有日產LEAF也曾投放到中國市場,日產LEAF是全球第一臺量產的電動車,2015款聆風的電芯能量密度約為157Wh/kg,到2018款LEAF的電芯密度以達到224Wh/kg,提升約有20%。
頭條說:
從以上盤點可以看出,基本上短短5年間,電池密度提升了近一倍,可見淘汰速度之快。但對於電芯能量密度市場依然有更高的要求,在《節能與新能源汽車技術路線圖》中,特別提出了2020年動力電池的能量密度達到300Wh/kg,2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg的目標。在工信部頒布的《中國製造2025》中,這一目標甚至提高到了2025年400Wh/kg,2030年500Wh/kg。
顯然,不管是哪一個,這些技術指標都已極其接近和突破了當下電化學體系內的鋰離子電池的天花板了,而電芯能量密度是動力電池最核心的性能指標之一,尋求更高的能量密度是也電池企業以及車企孜孜以求的目標。不過隨著能量密度的不斷提升,鋰電池的安全隱患也像揮之不去的魔咒一樣緊隨,未來對於電池企業以及電動車車企來說還有好長一段路要走。
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