众所周知,相信对新能源车有所了解的都知道,目前只要是价格贵的高端车型都会优先使用三元锂电池,例如理想、极氪、蔚来等品牌旗下的车型,用的全都是三元锂电池而不是磷酸铁锂,这到底是为什么呢?相关知识介绍如下!
1、三元锂电池续航更长
磷酸铁锂电池的能量密度一般是140-160Wh/kg,而三元锂电池的能量密度则普遍能够达到180-230Wh/kg甚至是更高,在相同体积质量的前提下,三元锂电池包的容量会比磷酸铁锂电池大,电池越大续航里程自然也就越长,这是增加车辆续航最简单粗暴的方法。
高端车型之所以定位高端,除了价格贵以外,产品力也要对得起其价格和定位,作为新能源车的重要产品力表现,高端车型必须要提供比低端车更长续航里程,因此就会用到三元锂电池而不是磷酸铁锂电池。
2、三元锂电池的各方面性能都更好
除了能量密度更高以外,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比,在低温环境下的充放电性能更好、放电功率更高、电芯一致性更优。具体体现在三元锂电池车型在低温环境下最多可释放70%的电量,且充电速度不受低温影响,磷酸铁锂电池在低温条件下则只可以释放55%的电量,且充电速度会变慢。
同时,随着电池技术的不断发展进步,如今三元锂电池的安全性也越来越高,使用寿命也足以满足大家的用车需求。正因为如此,高端车型肯定也就都用三元锂电池了。
3、高端车型的成本无需向电池原材料妥协
不过高端车型在造车成本方面并不像低端车一样会有较大的限制,同样是电池成本占整车成本的40%,高端车型由于定价更高,所以说成本不需要向电池材料妥协,相反,低端车型都用磷酸铁锂电池主要还是因为成本低。
事实上国外的车企其实也在用磷酸铁锂,例如海外的特斯拉Model 3/Y标准续航版、奔驰EQA、EQB等车型用的都是磷酸铁锂电池,不过相比之下,国外市场上的新能源车确实是用三元锂电池的占绝大部分,这到底是为什么呢?
以新能源车普及程度较高的欧洲市场为例,当地的新能源车不用磷酸铁锂电池,主要还是因为磷矿资源极其稀缺,以及三元锂电池回收价值更高。如果把俄罗斯排除在外的话,欧洲的磷矿资源基本等于没有,甚至是镍矿、钴矿也是非常稀缺的。
但近年来,欧洲一直在推崇锂电池回收,与磷酸铁锂电池相比,回收三元锂电池可以减少贵金属钴的使用,并有效回收镍,实现重复利用,在回收价值更高的前提下,电池原材料本身就稀缺的欧洲自然也就会更倾向于使用三元锂电池了。
此外,像LG、松下这些传统的知名电池企业,目前都没有磷酸铁锂电池产品,而导致这一现象的原因其实与上文提到的,为什么高端车都用三元锂电池的原因是一样的。也有业内人士认为,LG、松下等国外电池企业无法克服磷酸铁锂电池不耐低温、能量密度低、一致性差等缺点,所以才一直用三元锂。
电车买三元锂还是磷酸铁锂需要根据需求决定,更看重安全、减少支出可选磷酸铁锂,如在北方选三元锂,南方可选磷酸铁锂,更看重续航能力,三元锂更容易实现高续航,在车型的搭配上,中高配车型一般搭配三元锂,中低配一般搭配磷酸铁锂。
1、三元锂能量密度有优势
三元锂电池能量密度一般为180-230Wh/kg,而高镍三元锂电池更是轻松达到250Wh/kg,但稳定性控制极为关键。而磷酸铁锂电池能量密度一般为140-160 Wh/kg,目前最高或可达180Wh/kg,如刀片电池第一代能量密度140 Wh/kg,第二代或可达180 Wh/kg。
能量密度我们一般只讲重量能量密度,其实还有一个体积能量密度。例如,刀片电池通过结构创新,在电池包放入了更多的电芯,体积能量密度从251Wh/L提高至320Wh/L,续航里程一样追上三元锂电池,如比亚迪汉,动力电池容量77kWh,NEDC续航可达605km;
2、磷酸铁锂电池寿命有优势
三元锂电池充放电循环次数一般为2000次,而磷酸铁锂一般为3000,三元锂的1.5倍。电池寿命不会用年限来表示,而是采用充放电循环次数为依旧,如2000次,即指充放电循环2000次后电池衰减低于20%。即2000次循环后,电池容量就相当于仅剩80%,继续使用还是继续不断衰减;
3、三元锂耐低温性能有优势
锂电池遇低温会出现衰减,如0至-20℃时,衰减约10%-30%,三元锂衰减程度一般比磷酸铁锂低10%,且低温极限值一般为-30℃,磷酸铁锂电池仅为-20℃。目前,很多车企都采用更高级的热管理技术来改善动力电池的低温衰减程度,技术好的,效果也会比较明显;
4、磷酸铁锂电池安全性有优势
针刺实验是检验电池电池最严格的方法,通过试验,磷酸铁锂电池无明火、有烟,表面温度达到200℃~400℃,而三元锂针刺后瞬间出现升温超500度,并开始剧烈燃烧,市面上发生自燃的新能源车也主要都是搭载三元锂电池的,不过这两年三元锂安全性也比较高了。
5、磷酸铁锂电池成本有优势
在2022年原材料大幅上涨之前,磷酸铁锂电池行业平均成本0.6元/Wh,三元电池0.8元/Wh,如以70kWh的电池为例,三元锂电池成本5.4万元,磷酸铁锂4.2万元,差价1.2万元。进入2022年,受供应链影响,特别是镍和钴两种金属涨幅大,导致三元锂成本大涨,磷酸铁锂成本涨幅相对较小。
三元锂和磷酸铁锂寿命对比,后者更具优势,磷酸铁锂电池充放电循环次数一般为3000次,而三元锂电池一般为2000次,即充放电2000次后电池衰减低于20%,超过2000次,即电池容量就相当于仅剩80%,后续还会继续衰减。但在实际使用时,三元锂和磷酸铁锂的使用寿命没有电池寿命那么大。
三元锂电池能量密度一般为180-230Wh/kg,而高镍三元锂电池更是轻松达到250Wh/kg,而磷酸铁锂电池能量密度一般为140-160 Wh/kg,目前最高或可达180Wh/kg。如果搭载三元锂电池的电车一次充放电循环可行驶400公里,搭载磷酸铁锂的行驶300公里。按照电池寿命计算,最终两种不同电池的电车总续航里程差距是不大的。
目前,三元锂电池以中镍三元和高镍三元为主,高镍三元的占比上升明显,将把三元锂平均能量密度进一步拉高。但是电池行业的普遍观点是,正极材料中,镍的占比越高,钴、锰比例降低,镍的活性大,电池的不稳定性越高。2020年,宁德时代NCM811型(镍的占比为8)则发生了多起自燃事件,但宁德时代还是通过技术来改善了该电池的稳定性。
总结:长久来看,高镍三元锂的耐用性还是需要打上问号的。
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