電車匯消息:前幾天國軒高科公布了單體能量密度為210Wh/kg的磷酸鐵鋰離子電池,假如按照成組效率80%來計算,搭載這塊電池的系統(tǒng)能量密度應(yīng)該接近170Wh/kg。但實(shí)際上,據(jù)電車匯統(tǒng)計的新能源汽車推薦目錄信息來看,國軒高科在2020年全年給整車公司配套的磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)能量密度最高的僅為141．66Wh/kg,并且國軒高科配套的多數(shù)磷酸鐵鋰離子電池能量密度都在140Wh/kg左右,基本可以斷定,這就是目前國軒高科電池能夠量產(chǎn)供應(yīng)給整車公司的最高水平。

與之相對應(yīng)的是,量產(chǎn)到整車應(yīng)用的磷酸鐵鋰離子電池能量密度已經(jīng)兩年沒有明顯變化,三元鋰離子電池也是提升越來越緩慢。而國軒高科此次公布的新電池,采用了此前并未大規(guī)模應(yīng)用的硅負(fù)極,這一方法是否徹底解決了電池安全問題,目前還未可知。

電池能量密度已見天花板

電車匯統(tǒng)計了自2019年至今每一批新能源汽車推薦目錄中磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)能量密度的最大值,數(shù)據(jù)顯示,2019年第3批目錄申報的車型搭載磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)能量密度已經(jīng)到了161．27Wh/kg,到了最新公布的2020年第13批推薦目錄,這一數(shù)據(jù)還是161．27Wh/kg,并且最大值這一數(shù)據(jù)期間幾乎沒有變化。

關(guān)于新能源汽車而言,阻礙其發(fā)展的一大因素就是動力鋰電池,受限于電池的能量密度,電動汽車的續(xù)航里程就無法實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。不過這里存在著矛盾點(diǎn),現(xiàn)階段電池能量密度已接近天花板,每提升一點(diǎn)都困難重重,但也并非不能提高。

過去幾天時間里,國軒高科提出了硅負(fù)極材料和預(yù)鋰化技術(shù)、蔚來的固態(tài)電池應(yīng)用無機(jī)預(yù)鋰化碳硅負(fù)極、智己汽車將搭載上汽與寧德時代共同開發(fā)的采用“摻硅補(bǔ)鋰電芯”技術(shù)的電池,這些技術(shù)都是在提高電池能量密度,而它們無一例外,都是從電池材料本身去解決,往細(xì)了說,是電池的負(fù)極材料。

正如前面提到的數(shù)據(jù),磷酸鐵鋰離子電池能量密度已經(jīng)兩年沒有提高了,也就是說在現(xiàn)有的材料體系下,磷酸鐵鋰離子電池的能量密度依靠目前的技術(shù)水平無法做到更高,三元鋰離子電池也是如此,過去一年時間里,電池能量密度幾乎沒有變化,只能通過其他途徑來解決。

硅負(fù)極材料,安全嗎

國軒高科、蔚來汽車、智己汽車都是通過改變電池負(fù)極材料來達(dá)到提高能量密度的目的。目前動力鋰電池普遍采用的是碳(石墨)為重要材料的負(fù)極,其比容量已經(jīng)接近極限。而硅材料的質(zhì)量比容量最高可達(dá)4200mAh/g,遠(yuǎn)大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于負(fù)極的材料中理論比容最高的材料。

但是硅材料的問題也十分明顯,硅在電化學(xué)反應(yīng)中體積變化高達(dá)320%,遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的碳材料12%的體積變化,這種嚴(yán)重的體積膨脹和收縮,會造成材料結(jié)構(gòu)的破壞,極大影響電池的安全性。

有電池領(lǐng)域的專家向電車匯表示,研究如何解決硅負(fù)極材料形變問題的人很多,但是截至目前并沒有很好的方法,在實(shí)驗(yàn)室中的確可以采用干預(yù)技術(shù)控制硅負(fù)極材料的形變在安全范圍之內(nèi),但假如要滿足量產(chǎn)電池的需求,完全確保裝載在電動汽車上的電池不出現(xiàn)問題,現(xiàn)在還無法做到。

一個很好的例證是,比亞迪在公布刀片電池之時,公開了針刺試驗(yàn)的視頻,證明了其安全性,但是近期這幾次公布新電池技術(shù)的公司沒有一家公布了類似可以證明電池安全的試驗(yàn)。

2020年下半年,811電池是熱門詞匯,背后的原因除了不斷刷新電池能量密度的極值外,就是頻繁出現(xiàn)的電動汽車自燃起火事故。關(guān)于電動汽車行業(yè)而言,每一次這樣的安全事故出現(xiàn),都會打消一批消費(fèi)者購買新能源汽車的念頭,也會迎來上級主管部門的嚴(yán)肅處理。于是,811電池的火熄滅了。

電動汽車的發(fā)展前景是替代掉燃油車,而電池的用途就是滿足續(xù)航里程的要求,只要能夠確保安全,同時能夠讓電動汽車有著不低于現(xiàn)有燃油車的續(xù)航里程,目的就達(dá)到了。無論是210Wh/kg的電池還是1000公里的續(xù)航,只有在徹底解決了電池安全問題之后,才真正有價值。