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说说电动汽车电池为什么那么贵?

2015-12-10 15:11
苏子言岁月
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  首先介绍一个概念,“锂电”是我们一般说的“锂离子电池”的简称,而有些人说的“铁电”,其实是使用磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池,它是“锂电”的一种。

  特斯拉为什么使用松下 18650 锂电池?

  特斯拉使用的松下 18650 锂电池,以 NCA 为正极,并且设计了复杂的电池管理系统,从而尽可能保证和提高了电池工作的高效性与安全性。至于是否绝对的安全,这个无法回答,毕竟汽油车夏天也自燃。

  对于纯电动汽车(不考虑插电混动以及纯混),我们最最纠结的是什么?里程焦虑,就是开不远,因为电池的能存储的能量密度太低,车用电池成组后现在一般也就 100~150Wh/kg 的能量密度,汽油的这个数值大概是10000……所以哪怕你像乌龟一样背一车电池都不见得解决问题。大家天天吐槽电动汽车天天充电跑不远半路没电了怎么办,都是能量密度太低给害的。

  现在电池技术的最大短板,就是能量密度太低,落后于摩尔定律无穷远,关键是离实用还远。  所以至于为什么不采用磷酸铁锂电池,我想说,主要原因,应该是容量,以及能量偏低(磷酸铁锂容量比三元低一点,电压还低,只有 3.4V,所以乘出来的能量就更低了)。

  实际的汽车用电池组都是串并联组合出来的,需要用串联来提高电压,此时,单节单池的电压以及不同电池之间的容量一致性显得非常重要,光说容量低是不严谨的。

  要对比几种正极材料,我们就必须引入这个图,即五个重要性能判据:

  Power 功率,Life 寿命,Cost 成本,Safety 安全,以及 Energy 能量。

  对比的材料是 NMC/NCA 三元材料 /NCA,LCO 钴酸锂,LFP 磷酸铁锂,LMO 锰酸锂。NCA 和 NCM 比较相近,算是材料中的近亲,因此在这里归为一类说。

  从这个图中,我们可以看出:

  LFP 材料

  Energy 能量最低(容量低是一方面,3.4V 的低电压才是问题,反面例子就是镍锰酸锂尖晶石,电压 4.7V)。

  Power 功率一点也不低(5C 可以做到 130mAh/g )。包碳 + 纳米化材料倍率性能还是很强大的!

  Life 寿命和 Safety 安全性最优,这主要得益于该材料中聚阴离子 PO43-的结合作用,使得氧结合的更好,与电解液的反应活性低,不像三元材料那样更容易出现一些产生氧气鼓泡等现象。寿命上,一般认为可以>4000 次循环。

  Cost 成本,磷酸铁锂还不错,成本上仅次于 LMO 锰酸锂材料(这个东西,空气烧,锰源又便宜),第二有竞争力。磷酸铁锂的原料,磷铁锂都比较便宜,但是做成纳米粉需要一些成本,热处理又要在惰性气氛下进行,种种工艺要求,导致该材料的成本(国产的大约 10W/t)不像 LMO 那么低(6~7W/t),但是比起 NMC(13W/t),LCO(更贵)还是便宜一些的。

  原因:钴比镍贵,镍比锰铁要贵,用什么原料,有什么成本。

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