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2月26日消息,日前馬斯克在其個人Twitter上表示,公司將把其電動汽車中的三元鋰電池換成鐵鋰電池。他在推文中說道,「鎳是我們在鋰電池生產中最操心的問題。這就是為什麼,我們要把標準裡程版的電動汽車換成鐵鋰電池。富含鐵的鋰電池!」
馬斯克此前曾呼籲開採更多鎳礦,以供應特斯拉和其他汽車製造商為電動汽車提供電池。「如果你以一種對環境敏感的方式高效地開採鎳,特斯拉就會給你一份長期的巨額合同。」但分析師艾倫· 雷·斯塔羅 (Allan Ray Restauro)卻表示,未來三年內,鎳的供應將持續緊張。隨著需求不斷回升,最早可能在2023年出現嚴重的鎳供應短缺。
據悉,鎳是用於生產電動汽車三元鋰電池的關鍵原材料,它能使電池的能量密度更高,並允許減少電池中鈷的含量。與之相比,鈷的缺點是價格更貴,供應鏈也更加不透明。今年以來,大宗商品價格全面上漲,倫敦金屬交易所鎳金屬價格已上漲16%。電動汽車電池生產,或將面臨更大壓力。
10月21日,據CNBC報導,特斯拉在今年第三季度投資者會議上表示,正在改變其標準系列汽車所使用的電池化學成分,將原來使用的三元鋰電池改成磷酸鐵鋰電池。
有分析人士透露,此舉可能是特斯拉為了提高利潤率而做出的一種措施,並不需要推高汽車的價格。而在此前,特斯拉屢次降價也受到了不少投資人的質疑。
目前特斯拉位於上海的工廠已經在生產搭載磷酸鐵鋰電池的電動車,而這些電動車預計將在中國、亞太地區及歐洲等地進行銷售。
據專業研究員Roskill透露,中國在普遍提倡使用磷酸鐵鋰電池,同時,有95%左右的磷酸鐵鋰陰極材料在中國生產。
當前特斯拉在中國一直採用寧德時代供應的磷酸鐵鋰電池,這種電池的優點在於成本更低,也更加穩定,即使在碰撞或者穿刺過程中也不會造成燃燒,不過缺點在於能量密度相比三元鋰電池更低,換而言之就是續航時間更短,並且在寒冷的天氣中這樣的影響會更加明顯。
其實早在8月底,特斯拉便已經宣布,美國用戶在購買標準續航版的Model 3時可以選擇磷酸鐵鋰電池的配置,並表示這樣可以提前拿到車。
在9月份時,特斯拉還針對這些購買了磷酸鐵鋰電池的用戶進行調研,詢問他們是否已經接受了使用磷酸鐵鋰電池的汽車。
從特斯拉第三季度的財報中也可以發現,在標準續航版Model 3和Moderl Y,特斯拉已經在全球範圍內都改用稱磷酸鐵鋰電池。顯然,特斯拉的這一舉措已經代表未來電動車市場很長時間的技術方向。
馬斯克本人對於磷酸鐵鋰電池也非常滿意,曾經在社交媒體上公開表示,磷酸鐵鋰電池可以充電到100%,不用擔心長期的退化問題,而三元鋰電池只建議充到90%。
同時有投資者認為,磷酸鐵鋰電池除了更便宜、更安全以外,也更容易回收,從道德角度來看,也更傾向於採購這些材料,這也是為何在中國製造的大部分動力電池已經轉換成為了磷酸鐵鋰。
據中國汽車動力電池產業聯盟的最新統計數據來看,9月份國內磷酸鐵鋰市場份額已經達到了60.8%,而三元材料下降至了39.11%。
數據顯示,9月份三元鋰電池裝車達6.14GWh,磷酸鐵鋰電池共計裝車9.54GWh,這已經是連續第三個月磷酸鐵鋰在裝車量上超過了三元鋰電池。
在產量上,三元鋰電池產量9.63GWh,佔總產量 41.56%;磷酸鐵鋰電池產量 13.51GWh,佔總產量58.31%,連續五個月被磷酸鐵鋰超過。這些數據也佐證了越來越多的廠商更青睞於磷酸鐵鋰電池,也代表著磷酸鐵鋰就是未來動力電池的長期選擇。
不過儘管特斯拉如今在標準型汽車上全面採用了磷酸鐵鋰電池,但馬斯克曾經在公開場合表示,會繼續在長續航車型上使用鎳錳化合物,在高強度工作的Semi和Cybertruck上使用高鎳化合物。
鋰電池的出場定價方式是以容量為標準的,也就是每1000mAh(1Ah)計算的。按照目前的標準,一般市面上的鋰電池出廠時每1000mAh價格為3.6-9.5元不等,平均價格在8元左右。而且不同材料的鋰電池生產難度不同,價格也不同。包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元等材料。比如:鈷酸鋰的價格一般7.5塊錢1Ah,磷酸鐵鋰的價格要到9塊錢1Ah,三元的價格6.5遠1Ah,錳酸鋰的價格6塊錢1Ah,價格都只是用來參考。
2020年鋰電池價格行情走勢
就2020年市場行情來看,鋰電池價格正在逐漸下降,並且下降的速率比預測速度還要快。由於補貼政策的逐年改變,補貼力度越來越小,而上遊原材料和正極材料價格不斷下跌,導致鋰電池成本下降,市場上的鋰電池供大於求,產能過剩,從而導致鋰電池價格不斷下跌。預計2020年底,鋰電池價格還將下降10%左右,到2021年,鋰電池的價格預測將會趨於穩定,要看明年的政策如何,還有上遊原材料市場會不會迎來新的轉機,加上新能源的發展迅速,對於動力鋰電池的需求量不斷增加,價格反彈也不是不可能。
近年來由於鋰電池的飛速發展,許多可攜式產品都利用電壓測量值來估計電池剩餘電量,但是電池電壓與剩餘電量的關係卻會隨著放電率、溫度和電池老化程度而改變,使用這種方法的誤差率最高可達50%。由於市場對使用時間更長的產品需求不斷增強,因此在設計時需要更加精確的解決方案。使用智能電量檢測計IC來測量電池充入或消耗的電量,將能夠在很寬的應用電源級別範圍內提供更精的電池量估y。
磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰電池同是鋰離子電池的分支,它的性能主要適用於動力應用,這時稱之為磷酸鐵鋰動力電池,也稱為鋰鐵電池
磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰電池同是鋰離子電池的分支,它的性能主要適用於動力應用,這時稱之為磷酸鐵鋰動力電池,也稱為鋰鐵電池。因此,磷酸鐵鋰電池優勢主要是指其與其他電池在動力應用上的比較。在此意義上,將主要比較它與三元鋰電池和鉛酸電池的相對優勢。
磷酸鐵鋰電池應用範圍固然主要表現在動力方向,但在理論上也可以向更多領域延伸,這是由上述比較中表現出的各種優勢決定的,如果在能量密度和放電倍率等方面再做些提升,進入其他類型鋰離子電池的傳統應用領域也是完全可能的
這裡要說明的是,不同工廠生產的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數上會有一些差別;另外,有一些電池性能未列入,如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。
磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別,可以分成三類:小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。
1、安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有報告指出,實際操作中針刺或短路實驗中發現有小部分樣品出現燃燒現象,但未出現一例爆炸事件,而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。
2、壽命的改善
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是「新半年、舊半年、維護維護又半年」,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。
3、高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度範圍寬廣(-20C--75C),有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
4、大容量
∩充電池在經常處於充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低於額定容量值,這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現象,電池無論處於什麼狀態,可隨充隨用,無須先放完再充電。
5、重量輕
同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。
6、環保
磷酸鐵鋰電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無汙染,符合歐洲RoHS規定,為絕對的綠色環保電池證。所以鋰電池之所以被業界看好,主要是環保考量,因此該電池又列入了「十五」期間的「863」國家高科技發展計劃,成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO,中國電動自行車的出口量將迅速增大,而進入歐美的電動自行車已要求配備無汙染電池。
但有專家表示,鉛酸電池造成的環境汙染,主要發生在企業不規範的生產過程和回收處理環節。同理,鋰電池屬於新能源行業不錯,但它也不能避免重金屬汙染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學物質,所以有可能會產生兩種汙染:一是生產工程中的工藝排洩物汙染;二是報廢以後的電池汙染。
磷酸鐵鋰電池也有其缺點:例如低溫性能差,正極材料振實密度小,等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大於鈷酸鋰等鋰離子電池,因此在微型電池方面不具有優勢。而用於動力電池時,磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣,需要面對電池一致性問題。
國內現在普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料,從政府、科研機構、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料,將其作為動力型鋰離子電池的發展方向。分析其原因,主要有下列兩點:首先是受到美國研發方向的影響,美國Valence與A123公司最早採用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有製備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷
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