刀片电池和三元锂电池哪个好 刀片电池与三元锂电池的价格对比

2023-03-14 09:45:29 作者:蔡金盛
纯电动汽车刚刚兴起的时候,很多车型都是用磷酸亚铁锂作为动力电池。但近年来三元锂电池后来居上,占据半壁江山。但随着比亚迪刀片电池的出现,我们看到了磷酸铁锂电池的新潜力。

那么是磷酸铁锂电池更好还是三元锂电池更适合时代呢?今天我们就来对比一下最近很火的刀片电池和三元锂电池的区别。

磷酸亚铁锂与三元锂

在动力电池领域,三元锂和磷酸亚铁锂是最常用的两种锂离子电池。三元锂电池之所以命名为‘三元’,是因为它的正极材料是镍金刚石铝(NCA)或镍金刚石锰(NCM),而磷酸铁锂电池的正极材料是磷酸亚铁锂。

其实关于三元锂电池和磷酸铁锂电池的优劣争论从来就没有停止过,只是因为各自有着鲜明的特点,一直没有一个很直观的结论。

磷酸铁锂电池采用铁作为电池的原料,成本低,不含重金属,对环境污染小,工作电压为3.2V,磷酸亚铁锂晶体中的P-O键稳定,零电压储存不会渗漏。高温或过充时非常安全,充电速度快,放电功率高,无记忆效应,循环寿命长。磷酸铁锂电池的缺点是性能受温度影响较大,尤其在低温环境下,放电容量和容量会大大降低,产品的良率和一致性也受到质疑。

三元锂电池包含多种不同比例的电池。按形状可分为软袋电池、圆柱形电池和方形硬壳电池。其标称电压可达3.6-3.8V,能量密度高,电压平台高,真密度高,续航里程长,输出功率大。由于Ni-Co-Al在高温下结构不稳定,三元锂电池热稳定性差,但低温性能优异,但成本相对较高。

磷酸铁锂电池和三元锂电池是目前乘用车动力电池的两种主要类型,各有优缺点。但是,刀片式电池结构的出现确实对传统三元锂电池的设计提出了挑战。搭载刀片电池的韩续航里程已经超过600公里,续航距离堪比三元锂电池。

刀片电池的创新在哪里?

刀片电池本质上是磷酸铁锂电池,所谓刀片电池是指物理结构的变化。

传统电池组的内部结构由多个电芯组成,这些电芯通过螺栓用横梁和纵梁固定在外壳上,形成电池组。在这种电芯、电池模块、电池组一体化设计中,横梁和纵梁占据了大量空间,螺栓等附件增加了重量,限制了电池组总容量和能量密度的提高。

无论是特斯拉的三元锂电池,还是比亚迪之前的磷酸铁锂电池,封装设计都差不多。在这样的结构下,相比三元锂电池,能量密度更小的磷酸铁锂电池自然不占优势。这也是近年来三元锂电池成为主流的原因。

为了在车身下方空间有限的情况下,进一步提高电池组的容量,刀锋电池采用了CTP(Cell To Pack)的设计思路,将电芯直接以阵列的方式安装在电池组外壳内(省去了将电芯组装成模块的步骤)。这种设计在保持电池组强度的前提下,可以省略横梁、纵梁和各种螺栓等附件,从而提高电池组外壳内部的空间利用率,实现电池组总容量和能量密度的提高。

因此,叶片电池在采用原有电池类型和技术的前提下,大大提高了纯电动汽车的续航里程。此外,轻薄的矩形电池可以带来出色的散热效果。

当刀片电池技术与磷酸铁锂电池技术相结合时,锂的体积能量密度

从刀片电池量产后的现状来看,韩春电动版最长续航里程为605km,接近主流三元锂离子电池纯电动车650km的续航里程,其更高的安全系数和更好的容量衰减特性使得磷酸铁锂电池重回市场。

谁是电动车的未来?

文章开头我们提到早期的电动车大多使用磷酸铁锂电池,但后来随着与电池能量密度挂钩的补贴政策,再加上用户对纯电动续驶里程的要求以及三元锂离子电池技术的发展,市面上的新能源车大多都配备了三元锂离子电池。

在一个纯电动续航里程和电池能量密度已经成为影响补贴的两大核心指标的时代,盲目追逐补贴实际上让很多技术不成熟的产品为了更高的能量密度而牺牲了安全性,各种层出不穷的起火、召回案例正在为这些乱象买单。

但是,电力市场的发展方向毕竟是好的。随着补贴政策的下降,政策红利的逐渐减弱,行业对纯电动续航里程和电池能量密度的追求不再像以前那样狂热。磷酸亚铁锂更高的安全性、更高的经济性、更好的循环寿命再次被更多车企选择。

虽然补贴有所下降,但对于消费者来说,最重要的还是磷酸铁锂电池能不能拿到补贴。根据国家最新补贴政策,车辆续航里程至少300km,电池系统能量密度不低于125Wh/kg。

近年来,随着技术的进步,磷酸铁锂电池的能量密度有了一定程度的提高。比亚迪、李绅、郭萱等电池厂商量产的磷酸铁锂电池电芯能量密度可达190Wh/kg,有望达到220Wh/kg。比亚迪的刀片电池能量密度也达到了140Wh/kg,NEDC标准下续航里程可达605km。

所以从技术上来说,要达到补贴所需的两个指标并不难。那么循环寿命长、成本更低的磷酸铁锂电池会占据主要市场吗?

首先需要肯定的是,刀片电池的性能足够优秀,可以用更低的价格获得同等续航里程和技术性能的产品。磷酸铁锂电池重复使用不是坏事,但弥补了磷酸铁锂电池的缺点,安全性更高。但对于磷酸亚铁锂市场来说,由于材料的限制,电芯的能量密度很难有跨越式的发展。毕竟不是所有车企都有刀片电池等CTP电池组技术。

总的来说,三元锂电池具有更高的发展潜力。刀片电池作为一种新的封装技术,可以使磷酸铁锂电池达到现阶段三元锂电池的水平,而且更安全,更便宜。但三元锂将是未来的主流应用技术。比亚迪也承认,以三元锂电池为核心的叶片电池理论上会有更强的续航能力,但做成叶片电池的形式,在碰撞(尤其是挤压)方面还需要投入更多的研究。

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