近日,工信部對外公示了申報第339批《道路機動車輛生產企業及產品公告》,其中值得注意的是小鵬G3推出換裝磷酸鐵鋰電池的車型。
其電池供應商為寧德時代,整車重量相比三元鋰電池版車型增加30kg,由此看來小鵬已成為三家頭部新勢力中首位「回歸」磷酸鐵鋰路線的車企。
對於最關鍵的續航問題,磷酸鐵鋰版G3的NEDC綜合工況續航裡程能夠達到多少,是否能與目前長續航版車型的520km所持平,這些信息尚不得而知。
此前國產特斯拉Model 3已將標準續航版車型換裝寧德時代磷酸鐵鋰電池,但是從車主實際反饋來看,在北方寒冷地區,車輛冬季低溫環境下的實際續航表現並不是太好。介於此,換裝磷酸鐵鋰電池的小鵬G3相信也會遇到相同的問題。
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池在自身特點上存在顯著差異:
電池能量密度:三元裡>磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰電池(LFP)是用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰離子電池,三元鋰電池則是一種以鎳鈷元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩定化學架構的鋰電池,主要有NCM(鎳鈷錳)和NCA(鎳鈷鋁)。
受制於化學特性,磷酸鐵鋰電池的電壓平臺低,磷酸鐵鋰電池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元鋰電池電壓高,能量密度基本為240Wh/kg。也就是說,在相同電池重量下,三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。
毫無疑問,在能量密度上三元鋰電池優勢明顯,不過不同「配方」的三元鋰電池它的能量密度也會有差異(鎳、鈷、錳/鋁三者不同比例)。
特斯拉使用的21700 NCA三元鋰電池電芯的能量密度高達260Wh/kg,是目前的量產電動車裡最高的,它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5,屬於「高鎳電池」。
在NCM電池中,按照鎳鈷錳三者含量的不同,可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811(數字代表鎳鈷錳的比例)。
按照目前的對電池續航裡程的要求,高鎳的NCM811是重點突破方向。因為隨著鎳元素含量的升高,三元正極材料的比容量逐漸升高,電芯的能量密度也會隨之提高。
不過目前磷酸鐵鋰電池的結構進行優化後,電池的能量密度也是大幅提升了。
安全性:磷酸鐵鋰>三元鋰
磷酸鐵鋰的熱穩定性是目前車用鋰電池中最好的,電熱峰值大於350℃,當電池溫度處於500-600℃高溫時,其內部化學成分才開始分解。
三元鋰電池的熱穩定性較差,300℃左右就開始分解,因此對電池管理系統的要求非常高,需要防過溫保護裝置和電池管理系統來保護電池的安全。所以在高溫條件,磷酸鐵鋰的安全性相對較高。
低溫性能:三元鋰>磷酸鐵鋰
冬天電動車續航裡程衰減已經是司空見慣了,磷酸鐵鋰電池的低溫性能要劣於三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池溫度使用下限值-20℃,且低溫環境下放電性能差,在0℃ 時的容量保持率約60~70%,-10℃時為40~55%,-20℃時為20~40%。三元鋰電池低溫溫度使用下限值-30℃,低溫放電性能好,和磷酸鐵鋰電池相同低溫條件下,冬季時裡程衰減不到15%,明顯高於磷酸鐵鋰電池。
當然,為了避免出現明顯的裡程衰減現象,大多數車輛現在都有相應的熱管理來保證電動車冬季性能。
壽命:磷酸鐵鋰>三元鋰
電池壽命就是電池在多次完全充放電後的電量衰減,一般電動車電池充滿後衰減到原有80%電量就代表電池該換了。
磷酸鐵鋰電池的完全充放電循環次數大於3500次後電量才會衰減到原有的80%。也就是說如果每天充放電一次,磷酸鐵鋰電池也要將近10年才出現明顯衰減現象。
而三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池壽命短一些,完全充放電循環大於2000次會開始出現衰減現象,也就是大概在6年的時間,當然通過電池管理和車輛電控系統也可以稍微延長一點電池壽命,但是也只能是稍加延緩。
當然,電動車電池是由多個單體電池串並而成,其工作狀態類似木桶效應,一隻木桶能盛多少水,並不取決於最長的那塊木板,而是取決於最短的那塊木板。電池組類似,只有在電池性能高度一致時,壽命發揮才能接近單體電池的水平。
成本:三元鋰>磷酸鐵鋰
在電池成本上,磷酸鐵鋰電池也有巨大優勢,它沒有貴重金屬(鎳鈷金屬元素),所以在生產成本上較低。
三元鋰電池使用了鎳鈷錳多種材料,並且高鎳電池的生產需要比較嚴格的工藝環境,目前成本比較高。
並且經過這幾年的開發,作為關鍵材料鋰、鈷等金屬資源開始吃緊,尤其是金屬鈷,它的價格一路飛漲,報價在20萬元/噸以上。而一噸電解鎳的價格,目前也就11萬出頭。所以也倒逼著電池企業往811路線,提升鎳的含量,降低鈷的含量,也能帶來成本的降低。
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