鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:949次 | 2020年04月24日
特斯拉也拯救不了磷酸鐵鋰電池
說起汽車動(dòng)力鋰電池,如今很多人首先想到的會(huì)是三元鋰離子電池而非磷酸鐵鋰離子電池,數(shù)據(jù)顯示,2019年三元鋰離子電池的市場占率高達(dá)61.7%,而磷酸鐵鋰離子電池的市占率遠(yuǎn)低于三元鋰離子電池,為32%。
不過近來,特斯拉向?qū)幍聲r(shí)代采購磷酸鐵鋰離子電池的消息,將磷酸鐵鋰離子電池再次推向臺前,有消息稱寧德時(shí)代給特斯拉的供貨量將不低于上海超級廠產(chǎn)量的40%。
此外,比亞迪在2020年最為重磅的新車,比亞迪漢也將采用磷酸鐵鋰離子電池。工信部申報(bào)信息也顯示,包括北汽EU5、榮威Ei5在內(nèi)的多款新車也會(huì)轉(zhuǎn)投磷酸鐵鋰的懷抱。
在2017-2018年短短兩年間,在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域三元鋰離子電池實(shí)現(xiàn)了關(guān)于磷酸鐵鋰離子電池的反超,那么兩年之后,磷酸鐵鋰離子電池就要開始逆襲了嗎?
磷酸鐵鋰難逆襲
關(guān)于磷酸鐵鋰離子電池來說,被特斯拉選中無疑是一個(gè)重大的利好消息。而比亞迪漢NEDC長達(dá)600km的續(xù)航,也向外界宣告,磷酸鐵鋰離子電池也能做到長續(xù)航。但假如細(xì)究磷酸鐵鋰復(fù)火的原因,我們依舊可以發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰想要逆襲并不簡單。
相比于當(dāng)下較為主流的三元鋰離子電池,磷酸鐵鋰離子電池中磷酸鐵鋰晶體的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰相同結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì),磷酸鐵鋰分解溫度約在600℃,因此擁有良好的安全性。
但磷酸鐵鋰離子電池振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低。在當(dāng)下這種續(xù)航為王的大環(huán)境下,體積比、能量密度較低的磷酸鐵鋰離子電池自然會(huì)逐漸被三元鋰離子電池所取代。
那么,當(dāng)下特斯拉和比亞迪的新聞是否證明了磷酸鐵鋰離子電池有了重大的技術(shù)突破呢?業(yè)界普遍認(rèn)為,特斯拉選擇磷酸鐵鋰離子電池的最大原因在成本,畢竟無論是LG化學(xué)供應(yīng)的鎳鈷鋁三元鋰離子電池,還是寧德時(shí)代的811鎳鈷錳三元鋰離子電池,都沒法和特斯拉從松下(美國)拿到的優(yōu)惠電池價(jià)格相比。
而比亞迪漢之所以能夠?qū)崿F(xiàn)600km的續(xù)航,很大一部分原因并非來自于磷酸鐵鋰離子電池技術(shù)上的突破性發(fā)展,更多是一種制造工藝上的進(jìn)步。在比亞迪漢上,比亞迪采用了刀片電池技術(shù),這一技術(shù)思路上和寧德時(shí)代的CTP(cell-to-pack)相當(dāng)接近。
當(dāng)下,大部分動(dòng)力鋰電池采用的單體電芯mdash模組mdash電池包的成組方式,通過多層級的成組方式保障電池安全,但會(huì)犧牲電池包的空間利率和能量密度。而比亞迪的刀片式或者寧德時(shí)代的CTP則做大電芯,將電芯直接放置于電池包內(nèi),減少了模組這一中間商賺差價(jià)的環(huán)節(jié)。
這種使得磷酸鐵鋰離子電池在性能上有了一定的進(jìn)步。采用刀片電池技術(shù)的比亞迪漢有著170Wh/kg的電池單體能量密度、140Wh/kg的系統(tǒng)能量密度,基本摸到了早前三元鋰離子電池能量密度的門檻。但和即將量產(chǎn)的單體能量密度300Wh/kg以上、系統(tǒng)能量密度240Wh/kg以上的高鎳811三元電池相比,仍有著較大的差距。
但隨著汽車市場的低迷和新能源補(bǔ)貼政策的退坡,成本更低、性能湊合的磷酸鐵鋰離子電池,仍將會(huì)有部分車企在入門級車型上的選擇,真鋰研究創(chuàng)始人墨柯曾算過一筆賬,目前車企的磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)采購成本大約0.8元/Wh,而NCM523三元鋰離子電池要1元/Wh。一個(gè)總電量30kWh的電池包,假如使用磷酸鐵鋰能便宜6000元。
在氫能源尚未普及,動(dòng)力鋰電池技術(shù)沒有突破性進(jìn)展前,磷酸鐵鋰離子電池將會(huì)有很長一段時(shí)間和三元鋰離子電池共存,但能量密度較低的特點(diǎn)仍舊使得磷酸鐵鋰離子電池難以實(shí)現(xiàn)逆襲。
我國移動(dòng)讓磷酸鐵鋰有了新戰(zhàn)場
在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域,磷酸鐵鋰離子電池很大概率上依舊會(huì)被三元鋰離子電池所壓制。但《圣經(jīng)》中寫道,上帝給你關(guān)了一扇門,必然會(huì)為你開啟一扇窗,在5G領(lǐng)域磷酸鐵鋰離子電池有望大展拳腳。
隨著5G新基建的啟動(dòng),我國移動(dòng)等運(yùn)營商公布了對磷酸鐵鋰離子電池的招標(biāo)。
我國移動(dòng)公布招標(biāo)通告,將采購6.102億Ah磷酸鐵鋰離子電池(約合1.95GWh),最高投標(biāo)限價(jià)不含稅金額約為25.08億元。我國鐵塔三月十一日也宣布將大規(guī)模采購磷酸鐵鋰離子電池,采購規(guī)模約為2GWh。
過去,5G常常和V2X(車聯(lián)萬物)以及自動(dòng)駕駛聯(lián)系在一起,如今卻又怎么和磷酸鐵鋰離子電池聯(lián)系上了?
高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)分析認(rèn)為,2020年國內(nèi)將大力發(fā)展5G和基建工程項(xiàng)目,雙向驅(qū)動(dòng)用途下,5G基站將是2020年大力推動(dòng)的必然趨勢。保守預(yù)計(jì),2020年新建及改造的5G基站需求量將達(dá)到10GWh。
5G的頻譜要遠(yuǎn)高于4G,目前三大運(yùn)營商的4G基站重要集中1.8GHZ附近,按照5G頻譜規(guī)劃最可能會(huì)將3.4-3.6MHz的總共200MHz帶寬平分給我國聯(lián)通和我國電信,4.8-4.9GHz可能分配給我國移動(dòng)。
按照衰減的公式,頻率越大衰減越大,預(yù)計(jì)聯(lián)通和電信的5G基站密度將是4G的3倍以上,移動(dòng)的基站密度將是4G的6倍,即便是5G對天線和射頻有了革命性的優(yōu)化,預(yù)計(jì)也是聯(lián)通和電信的基站密度是4G的2倍,移動(dòng)的要略大于3倍。
在城市中心區(qū)和郊區(qū),基站有大量的重疊覆蓋區(qū)域的,去掉這部分重疊區(qū)域,5G覆蓋城市中心區(qū)域大概要200-300米一個(gè)5G基站,郊區(qū)大概500米-1公里左右1個(gè)5G基站,農(nóng)村要1.5-2.5公里一個(gè)5G基站。
這也就意味著在5G時(shí)代,5G新基站的建設(shè)會(huì)是各大供應(yīng)商的重中之重。在數(shù)量提升的同時(shí),5G基站的能耗將大幅上升,要能量密度更高的儲能設(shè)備。當(dāng)下,基站大多采用了鉛酸電池,能量密度較低、充放電循環(huán)次數(shù)較少。
根據(jù)測算,循環(huán)7000次要更換鉛酸電池約6次,而磷酸鐵鋰并不要更換,即便成本磷酸鐵鋰離子電池是鉛酸電池的2倍,但在7000次循環(huán)壽命下,磷酸鐵鋰離子電池僅為鉛酸電池的三分之一。
在5G基站大幅新增的情況下(有數(shù)據(jù)顯示5G基站將達(dá)到790萬-850萬個(gè)之間),磷酸鐵鋰離子電池更好的維護(hù)性將減少運(yùn)營商的工作量。從成本角度,鋰離子電池更好的循環(huán)特性,能夠更好地利用削峰填谷,提升供電能力,匹配多業(yè)務(wù)發(fā)展需求。
2019年十一月,國軒高科便宣布年產(chǎn)量7GWh的5G新能源產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目落戶唐山,未來重要生產(chǎn)5G通信電源用磷酸鐵鋰離子電池。在寧德時(shí)代公布的200億定增及投資方法中175億投向與儲能相關(guān),巨頭通過擴(kuò)大產(chǎn)量以及技術(shù)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)成本降低。
從當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展來看,磷酸鐵鋰離子電池很難稱得上新能源汽車發(fā)展的終極方法,但隨著5G的建設(shè),磷酸鐵鋰離子電池完全有可能開辟自己全新的戰(zhàn)場。
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