彼時(shí)，一句來(lái)自北京近郊出租司機(jī)的吐槽，令“E車(chē)匯”記憶尤深，“就這車(chē)夏天開(kāi)空調(diào)也就能跑120公里，冬天不開(kāi)空調(diào)才60公里，拉活連摩的都干不過(guò)。”正因如此，即使政策與補(bǔ)貼大力扶持，純電動(dòng)車(chē)型依舊無(wú)人問(wèn)津。反觀需要燃油指標(biāo)、價(jià)格破百萬(wàn)的特斯拉 Model S，因高續(xù)航與高話題性備受歡迎，一度成為平行進(jìn)口、二手車(chē)商眼中的“紅人”。

 

 

隨后，為尋求續(xù)航里程的突破，自主品牌紛紛將目光轉(zhuǎn)向三元鋰電池，磷酸鐵鋰的堅(jiān)實(shí)擁護(hù)者比亞迪與騰勢(shì)，也最終倒戈三元鋰電池。根據(jù)相關(guān)資料顯示，2016年三元鋰電池的裝機(jī)量為6.3GWh，市場(chǎng)份額為22.6%；至2019年，三元鋰電池的裝機(jī)量達(dá)38.5GWh，市場(chǎng)份額也攀升至61.7%。不過(guò)，就在磷酸鐵鋰的市場(chǎng)占比卻逐年下滑的之際，比亞迪與特斯拉先后宣布，將通過(guò)“刀片電池”技術(shù)重啟磷酸鐵鋰電池以及采用“無(wú)鈷化”電池。

 

難道方向錯(cuò)了？磷酸鐵鋰卷土重來(lái)

 

早在2018年，特斯拉馬斯克就表示要實(shí)現(xiàn)電池“無(wú)鈷”化，近期更是傳出特斯拉與寧德時(shí)代正就“無(wú)鈷”電池技術(shù)進(jìn)行商討。緊接著比亞迪展示了最新刀片電池，并表示搭載新型電池的比亞迪漢EV即將接受市場(chǎng)考驗(yàn)。

 

 

首先簡(jiǎn)單解釋一下磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的“愛(ài)恨情仇”，續(xù)航一直是評(píng)定純電動(dòng)車(chē)型的基礎(chǔ)要素，不過(guò)受制于動(dòng)力電池布局空間，簡(jiǎn)單的堆積電池并不能完全解決問(wèn)題，因此提升電池能量密度便成為突破方向。再加上國(guó)內(nèi)補(bǔ)貼政策的傾斜，長(zhǎng)續(xù)航、高密度成為車(chē)企技術(shù)靠攏方向，三元鋰電池一度成為新車(chē)核心賣(mài)點(diǎn)。

 

 

實(shí)際上，磷酸鐵鋰與三元鋰電池最大的區(qū)別在于正極材料的不同，磷酸鐵鋰電池正極材質(zhì)為磷酸鐵鋰，三元鋰電池則采用鎳鈷鋁或鎳鈷錳。三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)在于高能量密度，缺點(diǎn)在于成本與安全隱患。目前，主流廠家已經(jīng)通過(guò)技術(shù)手段，增加電池主動(dòng)溫控系統(tǒng)控制熱失控風(fēng)險(xiǎn)，但原材料成本問(wèn)題暫時(shí)無(wú)法通過(guò)技術(shù)手段解決。

 

根據(jù)真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年底，國(guó)內(nèi)三元鋰電池包的單價(jià)為1.05元/Wh；磷酸鐵鋰電池包的單價(jià)為0.8元/Wh。因此，在補(bǔ)貼大幅下滑的背景下，磷酸鐵鋰電池又重新被重視。

 

比亞迪“刀片”劃破三元鋰封鎖

 

在國(guó)內(nèi)乘用車(chē)普遍搭載三元鋰電池的情況下，磷酸鐵鋰電池依舊占據(jù)近40%的市場(chǎng)占有率，主要貢獻(xiàn)在于對(duì)安全性需求極高的商用車(chē)領(lǐng)域。比亞迪雖然在乘用車(chē)妥協(xié)三元鋰電池，而在商用車(chē)領(lǐng)域并沒(méi)有遺失自身優(yōu)勢(shì)。

 

在磷酸鐵鋰電池能量密度并未突破的前提下，比亞迪在電池結(jié)構(gòu)與電池包設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了改善，刀片電池采用長(zhǎng)條形狀，并列排布在動(dòng)力電池包內(nèi)部。緊密的排列結(jié)構(gòu)，取代了動(dòng)力電池包內(nèi)部原有的橫梁與縱梁結(jié)構(gòu)，并減少不必要的模組外殼結(jié)構(gòu)，有效提升了電池包內(nèi)部空間使用率，從而提升整體電池包能量密度。

 

 

與此同時(shí)，刀片電池不僅能直接封裝成動(dòng)力電池模組，并增加溫度管理系統(tǒng)接觸面積，提高冷卻或加熱性能，降低溫控系統(tǒng)的額外損耗。同時(shí)，不同車(chē)型只需改變刀片電池長(zhǎng)短，便可適應(yīng)不同車(chē)型，增強(qiáng)了刀片的電池適應(yīng)性。

 

 

三元鋰電池固然在能量密度方面，有著很強(qiáng)的拓展能力，但高活性帶來(lái)的高密度也有著高風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)入2019年之后，因熱失控導(dǎo)致的自燃情況明顯增加，安全問(wèn)題逐漸成為焦點(diǎn)。近期比亞迪就針對(duì)安全問(wèn)題，展示了三元鋰電池、磷酸鐵鋰塊狀電池、比亞迪刀片電池受針刺之后的不同表現(xiàn)。

 

當(dāng)鋼針將動(dòng)力電池電芯刺穿導(dǎo)致電芯發(fā)生短路時(shí)，三元鋰電池出現(xiàn)劇烈溫度變化，表面溫度迅速超過(guò)500℃，且發(fā)生極端熱失控劇烈燃燒。傳統(tǒng)磷酸鋰電池在被刺穿后雖未有明火，但是冒白煙且表面溫度達(dá)到200℃-400℃。刀片電池在被穿透后，無(wú)明火、無(wú)煙，同時(shí)電池表面溫度僅為30℃-60℃。中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高認(rèn)為：“這主要得益于刀片電池獨(dú)特的設(shè)計(jì)特性，使得它在短路時(shí)產(chǎn)熱少、散熱快。”此外，比亞迪內(nèi)部工程師向“E車(chē)匯”透露：“至2021年包括純電、插混車(chē)型均會(huì)普及刀片電池的應(yīng)用。”

 

特斯拉如何玩轉(zhuǎn)“無(wú)鈷”化

 

除了比亞迪之外，現(xiàn)在特斯拉也在追求新型電池的路上越走越遠(yuǎn)。2018年，特斯拉CEO馬斯克發(fā)布推文稱(chēng)，Model 3的電池中有不到3%的鈷，將改進(jìn)技術(shù)，爭(zhēng)取在下一代電池中完全拋棄鈷。特斯拉傳出“無(wú)鈷化”后，導(dǎo)致鈷板塊的股票大跌，磷酸鐵鋰相關(guān)股票多日漲停。

 

實(shí)際上，從2017年開(kāi)始全球鈷材料價(jià)格走勢(shì)就持續(xù)走高。已經(jīng)看到國(guó)產(chǎn)Model 3因價(jià)格優(yōu)勢(shì)，銷(xiāo)量持續(xù)走高的特斯拉。從落地國(guó)產(chǎn)之后，一直不斷加快零部件國(guó)產(chǎn)化，作為成本核心的動(dòng)力電池，特斯拉一方面已經(jīng)與寧德時(shí)代達(dá)成協(xié)議，另一方面也在探討“無(wú)鈷化”電池的可行性。

 

 

盡管磷酸鐵鋰在價(jià)格與安全方面，有著其固有優(yōu)勢(shì)，但其能量密度提升空間并不大。以高續(xù)航贏得市場(chǎng)關(guān)注的特斯拉，固然不會(huì)自廢武功。實(shí)際上，特斯拉看上的是寧德時(shí)代的CTP無(wú)模組動(dòng)力電池包技術(shù)。

 

在純電動(dòng)車(chē)上，電池并不是裸露的單獨(dú)存在的，需要眾多用眾多電芯組成電池模組，通過(guò)串并聯(lián)增加電池容量或電池電壓，同時(shí)還需要配備電池管理系統(tǒng)、溫控裝置、保護(hù)殼體等等。這些額外增加的重量，都需要平攤電池能量密度。

 

寧德時(shí)代的CTP無(wú)模組動(dòng)力電池包技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是去除了電池模組概念，采用模塊化設(shè)計(jì)，增加動(dòng)力電池的滿艙率。一方面降低額外重量，另一方面增加裝載量。目前，寧德時(shí)代為大眾e－Delivery系列車(chē)型提供的CTP磷酸鐵鋰電池的電池包，能量密度已經(jīng)達(dá)到160Wh/kg，因此磷酸鐵鋰電池的能量密度與續(xù)航能力不再是問(wèn)題。

 

目前，寧德時(shí)代的CTP電池包零部件數(shù)量減少40%，CTP電池包體積利用率提高了15%-20%，生產(chǎn)效率提升了50%，可大幅降低動(dòng)力電池的制造成本。因此，才讓特斯拉看到了國(guó)產(chǎn)車(chē)型應(yīng)用“無(wú)鈷化”電池包的可能。

 

在“E車(chē)匯”看來(lái)，控制電池成本一直是車(chē)企突破方向，早在2019年，江淮推出的iEV7L便裝配磷酸鐵鋰電池，保障終端售價(jià)足夠親民。如今在磷酸鐵鋰電池技術(shù)仍未大幅突破的前提下，寧德時(shí)代與比亞迪通過(guò)改善電池結(jié)構(gòu)，優(yōu)化內(nèi)部不必要的額外重量，提升整體電池包能量密度，同時(shí)兼顧成本與續(xù)航需求，讓磷酸鐵鋰電池重獲競(jìng)爭(zhēng)力。

 

不過(guò)，對(duì)于磷酸鐵鋰電池的重回主角，也有不少反對(duì)的聲音。因此，乘聯(lián)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)崔東樹(shù)認(rèn)為：“磷酸鐵鋰電池能量密度暫無(wú)任何突破，不會(huì)在近期有重大突破，預(yù)計(jì)相比2019年市場(chǎng)占有率會(huì)有所下降。”