新能源汽車的動力電池有哪幾種?三元、磷酸鐵鋰和固態電池

2021-01-08 騰訊網

動力電池的工藝路線較多,廠商對路線的選擇在一定概率上奠定了其未來的發展。從材料端看,可分為三元路線和磷酸鐵鋰路線。從電池形態看,可分為圓柱形、方形、軟包形。從電芯中段的製造工藝看,可分為卷繞法和疊片法。三元和磷酸鐵鋰可以搭配三種電池形態,而三種電池形態分別匹配不同的製造工藝。其中圓柱形多搭配卷繞法,軟包形多搭配疊片法,方形則既可使用卷繞法,又可使用疊片法,國內方形製造以卷繞法為主。全球動力電池第一梯隊中,寧德時代、三星、比亞迪的產品大多為方形卷繞技術,松下為圓柱形卷繞技術,LG化學為軟包形疊片技術。

幾種電池的比較

其中方形電芯的綜合性能最好。圓柱形電芯單體能量密度高,但徑向散熱性能差,循環壽命短,製成的Pack空間利用率低,導致成組效率低,此外由於徑向散熱差,單體電芯卷繞層數不能過高,因此單體電池容量小。方形電池設計外觀固定、產品良率高、循環壽命長,但單體能量密度稍低。軟包電池由於自身形狀和封裝材料的優勢,在相同材料體系下,軟包電池能量密度最高,但軟包電池一致性最差。

圓柱電池

特斯拉使用的圓柱電池也經過了幾次更新換代,2020年的電池日,特斯拉推出了46800,即高度80mm,直徑46mm的無極耳電池。

特斯拉

動力電池是技術和資金密集型產業,電池形態路線難以靈活切換,路線選擇較為關鍵。目前國內新建產線已經可以按市場需求自由切換三元或者磷酸鐵鋰路線。但三種電池形態的製造產線難以相互切換,原因在於中段電芯製造所用的設備與封裝設備資金佔比大,難以更換。

寧德時代

2019年全球新能源汽車動力電池CR5為76%,寧德時代市佔率高達28%。根據SNEResearch統計,新能源汽車全球新能源汽車動力電池CR5從2018年的68%提高到2019年的76%。行業前四企業寧德時代、松下、LGC和比亞迪處於第一梯隊,份額穩定。2019年寧德時代、松下、LGC和比亞迪全球市佔率分別為28%、24%、11%和9%。

2019年動力電池出貨比例

除了比亞迪外,其他電池廠商主攻方向都是三元高鎳鋰電池, 松下以圓柱電池為主,並且主供特斯拉,因此寧德時代和LG是主要對手關係。LG近兩年也略有起色,對寧德時代的第一順位還是有一些威脅的。

比亞迪主攻磷酸鐵鋰方向。尤其是比亞迪的刀片電池,王傳福親自出來站臺,最近新東方的俞敏洪、萬科的鬱亮等大佬也都出來買車支持,加上比亞迪新車性能確實超越以往,比亞迪最近真實的火了一把。其實,比亞迪的電池技術一直都很厲害,要不然巴菲特也不會一直持有著不放手。

刀片電池

固態電池作為下一代最有希望量產的鋰電池技術,受到全球多家企業和科研機構的關注。相比傳統鋰電池,固態電池最突出的優點是安全性,具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性。固態電解質的電化學窗口更寬,可達到5V,更加適應於高電壓型電極材料,推動能量密度大飛躍。不過固態電池依然有很多問題有待解決,其中固態電解質體相離子電導率較低帶來的高阻抗和低倍率是待解決的核心難題。現階段固態電池量產產品很少,產業化進程仍處於早期。唯一實現動力電池領域量產的博洛雷公司產品能量密度僅為100Wh/kg,對比傳統鋰電尚未具備競爭優勢。

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    從發展趨勢來看,目前鉛酸在國內低速車應用是非常廣泛的,鎳氫電池目前還是在豐田系的混合動力車裡面應用的比較多,從發展的現狀和趨勢來看,鋰離子電池在混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車領域,都會有一個廣泛的應用。  鋰離子電池從外形看基本上有三大類,圓柱形、方形和軟包。
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    新能源汽車電池的種類很多很多,但常提到的大體分為兩類。一類是儲能電池,我們常說的鋰電池就屬於這一類。一類是燃料電池,豐田mirai就是使用了這一類。儲能電池又分很多種,用在車上的有鋰電池、鉛酸電池、鈉硫電池等。鋰電池使用最為廣泛,其中鋰電池又分為三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池等等,三元鋰電池由於其相對較高能量密度而在乘用車上廣泛使用,代表廠商有國外的松下、LG,國內的寧德時代、比亞迪;磷酸鐵鋰由於其突出的安全性,一般用在客車上,代表廠商是比亞迪。
  • 磷酸鐵鋰 VS 三元鋰!究竟哪種更好
    可以說電池無處不在,它的作用是也來越大,電池作為汽車的動力源也不再是小時候的幻想,馬路上越來越多的新能源車就是如此。不過作為汽車的動力電池,它性能的好壞直接關係到整車的續航和安全。所以,從能量密度和安全性綜合來看,綜合性能更好的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池成為了電動車動力電池的主流,不過這兩種電池在自身特點上也存在顯著差異。
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