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淺談動力鋰離子電池技術的三個矛盾關系

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年08月10日  

2015年新能源車形勢一片大好,年底之際很多機構預測2016年將有望實現70萬輛的產銷目標,從今朝公布的2016年前11個月的數據來看,這個目標基本不可能實現,而且差額不小。


這種差距的緣由同騙補核查,電池體系之爭,電池推薦目錄,整車目錄重新申請,新能源車補貼政策修訂等一系列事件息息相關。其實辯證地理解這種變化對行業發展是良性的,整體來看有利于整個行業的健康發展。


在動力鋰離子電池方向,最近影響比較大的兩個事情是8GWh的產量要求和新能源車按能量密度(115Wh/kg為分水嶺)補貼的傳說,以至于大家交流技術,見面就談能量密度,就談產量計劃,做磷酸鐵鋰材料和電池的人很是不滿,為甚么受傷的輪到了我。


拋開路線,能量密度的提升是方向和目標,畢竟2020年300Wh/kg的指標已經在紙面上(個人認為350Wh/kg的目標是過激行為,產業化真的不是單單靠努力能實現的)。但在唯能量密度論的論調下,要辯證地辨析以下三個矛盾關系:


1.能量密度與安全問題的辯證關系


這里簡單的繪制一個Rogenplot,從中可以看出電池的能量密度是由正極材料決定的,而這些材料電池廠都能拿到樣品或產品,所以單從能量密度上說大家都能做到,無所謂誰高誰低,只能說誰膽子更大。安全性問題在這里的權重是多少?是不是真的是第一位的。


這個命題仿佛與年初的三元-LFp路線之爭遙相呼應,年初否定之,年末力捧之,三元電池的遭遇可謂跌宕。但從技術的角度實在是有一個很大的啟示:能量密度的提高是基于安全問題為前提的,不然重新可以把你打回冷宮。


所以,單說能量密度沒什么實際意義,沒有若干前提,這個不有什么新東西。不然我們容易夜郎自大,瞬間自己可以滅敵無數,有君臨天下的錯覺。


2.能量、壽命與充電倍率的辯證關系


從Rogenplot中明確看出,高能量是以犧牲功率為前提的。在目前很多乘用車在宣傳快充(基本在2C)的背景下,能量密度和壽命要做很多的優化和犧牲。下圖是某款18650電池在不同充電倍率下的壽命圖,很分明的看出其根本無法支撐1C的充電倍率,這也就很難講所謂的快充性能了。


個人認為高比能量密度電池的使用是針對某些特定客戶:對充電時間不敏感,長續航里程更為急切的范疇。


而在快充范疇,能量密度勢必要做些讓步和妥協,做到能量、壽命和功率的三者平衡。這其實是能夠區分出真正技術能力的一個分支。


3.樣品與產品一致性的辯證關系


可以肯定的說目前國內在高能量密度(200Wh/kg)電池,基本都處于樣品和試產階段,真正量產的鳳毛麟角。之所以這么說是因為年初人所共知的政策導向,致使很多三元電池公司偃旗息鼓了一段時間,而一個電池產品從研發到穩定量產至少要一年時間,基于此才有這貿然結論。


而高比能量的三元電池的一致性從設計角度來說應當更好控制,從部分工序工藝控制來說也是這個道理,但是從溫度、濕度的敏感性上,其要求更高,2-3度的溫差可以導致容量有分明的差異,這就對產品的一致性提出了很大的挑戰。而這沒有幾千只的電池樣本數據是不大可能顯現的。


所以單獨的談能量密度意義不大,容易劍走偏鋒。高能量密度電池一定是基于安全可靠,壽命可期,產品一致性有益為前提的。


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