鉅大LARGE | 點擊量：883次 | 2021年04月22日
燃料、三元、磷酸鐵鋰電池，到底誰是未來？
新能源汽車搭載的電池最主流的有三類，一是磷酸鐵鋰電池，二是三元鋰電池，三是燃料電池。比亞迪的刀片電池，屬于磷酸鐵鋰電池。
最先崛起的王者，磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池價格不高，最大的優(yōu)點是穩(wěn)定，安全性高，所以曾經是新能源汽車的搭載首選。但這種電池能量密度較低，簡單說，供電量有限，續(xù)航里程低。而客戶恰恰對"續(xù)航里程"格外鐘情，所以磷酸鐵鋰電池的輝煌沒能延續(xù)。
后來居上的是三元鋰電池。同樣是比亞迪生產的電池，磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh/kg，三元鋰電池能量密度則達到了200Wh/kg。這就意味著，使用三元鋰電池，可以實現更高的續(xù)航里程。國家政策對高續(xù)航的車型更為傾向，同時消費都也普遍存在對續(xù)航里程的焦慮。如果車輛采用傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰則會影響續(xù)航里程，這樣就不容易拿到補貼，車也不好賣。所以三元鋰電池一度成為市場的寵兒。包括比亞迪在內的新能源汽車廠，都至少有一部分車型使用了三元鋰電池。在去年，以三元鋰電池為主導的特斯拉，銷量超越比亞迪成為世界第一的電動汽車工廠。
燃料電池曇花一現，但卻有不可忽視的潛力。燃料電池最為特殊。前兩類電池的功能是儲存電，燃料電池的功能是發(fā)電。這是一種將燃料與氧化劑中的化學能轉化為電能的發(fā)電裝置。目前使用最廣泛的燃料是氫氣。在工作時，燃料和氧化劑由外部供給進行反應，不斷釋放電能。燃料電池蘊含的能量巨大，動力充沛，續(xù)航里程不是問題。關于燃料電池，此前最躥紅的是青年汽車。曾有一則新聞：《水氫發(fā)動機河南南陽下線，車輛只需加水即可行駛》。里面的主角是青年汽車集團。所提到的車輛，只需要加水就可以行馳。過程是這樣，水轉換成氫，氫發(fā)電，電驅動汽車行駛。這里的核心是燃料電池。但是，用什么能量把水轉換成氫？
燃料電池汽車還沒有真正市場化。自2013年到2017年底，全球一共才售出了6475輛氫燃料電池乘用車。2019年1-11月，中國燃料電池汽車銷量為1337輛。就算2019年市場不好，這些銷量依然可以被忽略不計。燃料電池汽車還面臨一個問題，就是沒有足夠的加氫站。加氫站的建設是燃料電池汽車商業(yè)化的關鍵。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
除了以上三大電池，還有一些非主流，也是不可忽視的競爭者。除三大主力之外，特斯拉已著手研發(fā)四元鋰電池，將來沒準還有五元、六元，或者十塊錢的電池。同樣在三月，韓國三星推出了全固態(tài)電池。固態(tài)電池一度被視為最適合電動車使用。大眾今年推出了搭載固態(tài)電池的奧迪PB18e-tron。除了擁有跑車的速度，這款車還擁有15分鐘完成充電的超能力。
橫空出世的刀片電池
2020年3月29日，刀片電池的發(fā)布會上，王傳福公布了刀片電池在針刺測試時的視頻。王傳福說：因為三元鋰電池過不了這個測試，所以國家已經不再將該測試作為電池的強制檢驗辦法。但比亞迪為了追求安全性，還是進行了被稱為"珠穆朗瑪峰"的針刺測試。測試是這樣的，用3-8毫米直徑的鋼針刺穿電池，從而模擬電池遇到故障或者事故時的短路狀態(tài)。
在播放的視頻的視頻中，刀片電池被貫穿之后，沒有明火、沒有冒煙，甚至溫度都沒有明顯的升高。放置于電池表面的雞蛋，沒有因為受熱而有明顯的變化。對于刀片電池的原理，比亞迪作出了解釋。磷酸鐵鋰電池的弱點是能量密度低。比亞迪的解決辦法是調整組合方式，減少用以支撐的梁、柱，把空間讓給真正有儲電作用的電芯，使得能量密度更高。刀片電池的體積與能量密度之比比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰塊狀電池提高了50%。汽車的續(xù)航里程提高到了600公里。
安全性與續(xù)航里程的矛盾
這一對矛盾說來話長，因為能量本身是危險的，能量越大，安全性自然越低。人力車沒有危險，但是跑不遠。要想跑得遠，就要用汽油、氫氣，就可能會燃料、爆炸。既便搭載刀片電池，比亞迪"漢"的續(xù)航里程也只有605公里，這是磷酸鐵鋰電池的天花板。而特斯拉ModelS的續(xù)航里程為660公里，特斯拉Roadster的續(xù)航里程為1000公里。燃料電池方面，本田的Clarity，續(xù)航里程達到750公里。
在續(xù)航里程方面，付出這么多努力，磷酸鐵鋰電池只能勉強與三元鋰電池打平。而三元鋰電池陣營顯然不會止步不前。如果有必要，并不介意再提高一下能量密度。
競爭的另一個焦點是安全性。磷酸鐵鋰電池有安全優(yōu)勢，并不意味著另兩類電池就不安全。特斯拉有一整套電池管理系統(tǒng)，在過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）這幾個環(huán)節(jié)上都會下不少的功夫。通過外殼保護、及時切斷等技術，安全性能也在日益提高。燃料電池需要走的路或許還要更長一些，目前看來技術還不成熟。但就像人類已經適應了"汽油"這么危險的能量源一樣，人類也會慢慢習慣氫燃料，核燃料。而其澎湃的動力，是足以碾壓儲存型電池的。
三類電池各有所長
磷酸鐵鋰電池勝在安全；三元鋰電池勝在能量密度高，續(xù)航里程高；燃料電池的巨大優(yōu)勢在于充能迅速，3-5分鐘，就可以給車加滿氫氣。
磷酸鐵鋰電池的另一個弱點令人擔憂，其在低溫下的表現不佳。而在中國的廣袤北方、歐洲、北美，有太多的地方將會考驗著電池的低溫運行能力。溫度降到-10℃，一塊3500mAh的磷酸鐵鋰電池，承受低于100次的充放電循環(huán)之后，電量就會衰減至500mAh，基本就報廢了。在北方的冬天，磷酸鐵鋰電池或許不是最佳的選擇。
但磷酸鐵鋰也有一個致勝的妙招，其對貴重金屬的依賴度非常小。如果新能源進一步普及開來，材料供給將會成為新的瓶頸，而僅使用常規(guī)材料的磷酸鐵鋰無疑具有巨大優(yōu)勢。
憑借刀片電池的勝出，比亞迪及旗下的弗迪電池，會有兩三年風聲水起的好日子。但是電池領域的拼殺并不會結束，會有更多的新技術脫穎而出。從而推動新能源汽車馳騁向前。
點評
在世界范圍內，石油和天然氣的儲量充足，將來石油市場會呈現供大于求的局面。但中國的情況不大一樣，中國的石油依靠輸入。而隨著國力日盛，對能源的需求將進一步擴大。從國家安全的角度考慮，中國不會允許能源命脈過度依賴他人。所以僅中國市場，就可以滿足新能源企業(yè)的銷量。而現在的技術加速迭代，正符合產業(yè)和國家戰(zhàn)略的需要。
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