鉅大LARGE | 點擊量：1004次 | 2018年11月05日
鋰電池的未來會是誰
去年這個時候，我曾寫了一系列文章，用以討論動力電池技術路線的選擇，其中詳盡對比了鋰電池、燃料電池、超級電容的優(yōu)劣。
最終結(jié)果是鋰電池輕松勝出。
那些認為日本的燃料電池代表未來的人，其實思維還停留在燃油車的時代，只不過是把加油站替換成了加氫站。
至于超級電容，在特定領域有著不可替代的優(yōu)勢——例如軌道交通能量回收、塔吊能量回收、汽車動能回收裝置；而在動力汽車領域，由于能量密度和成本的問題，無法成為未來可行的技術路線。
故而毫無疑問，在即將到來的電動車革命中，鋰電池將是真正的主角，是未來十年甚至二十年的不可動搖的路線。
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%
而且，一旦鋰動力電池經(jīng)過十多年的發(fā)展，全產(chǎn)業(yè)鏈上下形成穩(wěn)定、完整、成熟的配套后（產(chǎn)業(yè)配套是巨大護城河，整個產(chǎn)業(yè)鏈成熟起來，投資可能需要數(shù)萬億，這是任何其他新的技術路線難以逾越的障礙），鋰動力電池的技術路線就更加難以動搖。
所以，鋰電池是這場擂臺賽中毫無疑問的冠軍。
但是鋰電池技術路線內(nèi)部還有多種技術路線，大致有鈷酸鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰、鐵酸鋰、三元電池等等，朋友們或許更關注這些技術路線哪一種更具有優(yōu)勢。
為了厘清這一問題，筆者將在本文中進行一系列的深入探討，不足之處各位朋友文后留言不吝指正。
初選
先說鈷酸鋰：循環(huán)性能太差，且大量使用了極其稀有的金屬鈷，缺點太過明顯，其宿命唯有淘汰。
再說鈦酸鋰：高充電倍率，壽命長；但也有一個鮮明的缺點——能量密度太低，導致成本過高。
其特性類似于超級電容，這個致命缺點也阻礙其成為動力電池主流路線，故而也無法在初選中脫穎而出。
第三說下錳酸鋰：成本低，充電倍率高；但是高溫性能差、循環(huán)性不佳。
故而很少直接選用錳酸鋰作為動力電池，而是同時添加其他材料形成改性電池，例如鎳、鈷成為鎳鈷錳電池，從而實現(xiàn)各項性能的均衡。
但是經(jīng)過這些改進之后，已經(jīng)不再是簡單的錳酸鋰電池了，而是成為了三元電池類型中的一種。
這樣的論述結(jié)果表明：錳酸鋰也要被淘汰。
在鋰電池眾多的技術路線中，磷酸鐵鋰vs三元電池兩種技術路線的對決最為膠著。
磷酸鐵鋰安全性高，壽命長，但是能量密度低，低溫性能差，一致性差；
三元電池能量密度高，一致性好，低溫性能好，成本較低，但是安全性能差，循環(huán)壽命不如鐵鋰電池。
當前，磷酸鐵鋰最成熟的產(chǎn)業(yè)鏈在中國，我們對相關領域掌握的核心技術也較多；而三元電池則以日韓為代表，且更成熟一些。
所以這兩種技術路線的對決更有一種中國vs日韓的意味。
過去的一年中，我仍然每天孜孜不倦的思考這個問題，大量閱讀相關領域的文章，閱讀眾多對相關領域技術專家的訪談，思考兩種動力鋰電池技術路線的優(yōu)劣。
終于在今天我自認為有了一個較為清晰的認識，下決心完成這篇拖了一年多的稿子，好了，廢話不多說，決賽打擂正式開始！
決賽
評價動力電池性能大致有以下7個維度：
1、安全性
2、能量密度
3、循環(huán)壽命
4、成本
5、充電倍率
6、電池單體一致性
7、低溫性能
作為一種合格的技術路線，在以上任何一個方面都不能有太過鮮明的缺點，需要做到各方面的均衡才能是一種具有可行性的路線。
1、安全性
這個方面磷酸鐵鋰電池有著鮮明的優(yōu)勢：溫度達到480°以上才會分解，能通過針刺、火燒等嚴酷試驗。
以鎳鈷鋁為代表的三元電池，則在180°就會分解并釋放出氣體，并且反應更加劇烈。
這一局迅速有了結(jié)果，鐵鋰電池勝。
2、能量密度
磷酸鐵鋰電池由于材料的緣故，放電平臺的電壓更低，只有3.2V；且壓實密度很低，只有2.2~2.5左右，這些都導致了磷酸鐵鋰電池的理論能量密度不高，只有178wh/kg。
而磷酸鐵鋰的領先廠商比亞迪目前已經(jīng)把電芯單體的能量密度做到了147wh/kg，比亞迪電池事業(yè)部老總王文峰宣稱要在2018年把磷酸鐵鋰做到160wh/kg。
這已經(jīng)是相當了不起的成就，但已經(jīng)逼近這一電池路線能量密度的理論上限，未來很難再有大的提升。
而反觀鎳鈷鋁（NCA）三元電池（特斯拉采用），當前18650電池能量密度是245wh/kg,未來在model3上使用的20700電池要把能量密度做到300wh/kg以上。
國內(nèi)很多產(chǎn)商選擇鎳鈷錳（NCM）三元鋰電池技術路線，它的理論能量密度上線是280wh/kg，大疆無人機身上的鋰電池就是使用的這種鋰電池，當前80%的無人機鋰電池由廣東的廠商供應。
我看了一下參數(shù)，當先規(guī)?；a(chǎn)后的鎳鈷錳鋰電池的能量密度可以做到190wh/kg的水平，距離理論密度上限還有較大距離，還有較大提升空間。
在不久的未來，理想情況下能量密度可以做到230wh/kg以上，電池組整體的能量密度依然可以做到200wh/kg以上，比磷酸鐵鋰高40%左右。
另外磷酸鐵鋰壓實密度較低，這就導致了同等電池容量下，磷酸鐵鋰的體積更大。
經(jīng)對比測算比亞迪e6電池組和特斯拉models的電池組后得出結(jié)論，同等電池容量下，磷酸鐵鋰的體積要比鎳鈷鋁三元電池大48%。
把能量密度和安全性這兩個參數(shù)放在一起評價我們就可以發(fā)現(xiàn)，能量密度和安全性這兩個指標是一對天生的敵人，其實通過最簡單的物理學和化學知識我們就可以知道，能量密度越高，它就越不穩(wěn)定，越不安全。
3、循環(huán)壽命
在評價這個方面的性能時，我接接觸的信息讓我頭疼。
就以磷酸鐵鋰為例，有文章說壽命是2000次，王傳福說他的鐵鋰電池壽命能達到4000次以上，甚至還有文章說全周期壽命能達到2萬次。
差距如此之大的數(shù)據(jù)令我頭暈，需要反復仔細甄別才能有一個正確認知；后來發(fā)現(xiàn)以上說法都“不錯”，只不過是他們評價標準不同罷了。
說壽命只有2000次的，是按照1C充電倍率反復沖放，電池容量在標定容量80%以下時即認為壽命終止（這是一個極其嚴苛的充放電測試，1C的速率意味著1小時把電池充滿）。
王傳?？谥械?000次，則更可能是通常使用條件下，根據(jù)大量已經(jīng)上路的e6運營實測的結(jié)果。
而最后所謂2萬次則是全使用周期下的結(jié)果。
因為電池容量低于標定的80%并不意味著這個電池徹底不能用了，畢竟還有80%的容量，此時的電池可以取下來梯次利用，用作儲能電站，在合理電流合理溫度合理使用環(huán)境下可以達到2萬次的反復充放電。
但無論怎樣，磷酸鐵鋰的使用壽命都明顯長于三元電池。
三元電池在1C充放倍率，反復充放800次左右，實際容量就已經(jīng)低于標定容量的80%了，從這個角度看，鐵鋰電池甚至是三元電池壽命的三倍。
但實際使用中也并不是這樣，由于磷酸鐵鋰電池的一致性較難控制，使得鐵鋰電池電池組的整體壽命短一些，并沒有壽命可以達到三元電池3倍那么夸張。
但無論如何，循環(huán)壽命這一項，鐵鋰勝出。
4、成本
有些人認為磷酸鐵鋰的正極材料當中不使用稀有金屬，而三元電池則要使用到鈷、鎳等較為貴重的金屬，所以就理所當然的認為磷酸鐵鋰的成本更低一些，這其實是一個認識上的誤區(qū)。
磷酸鐵鋰的放電電壓3.2V，三元電池的放電電壓平臺在3.8V，更高的放電電壓意味著更高啊的電池容量，這就意味著同等材料消耗情況下，三元電池的容量更大。
或者反過來說也一樣：同等容量的電池，三元電池消耗原材料更少。
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