作者丨張之棟
責編丨崔力文
編輯丨別 致
存在即合理,三元鋰電池的市場並沒有消失。
三元鋰電池被關在了儲能市場的大門外。
日前,國家能源局綜合司釋出了《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)徵求意見稿》,檔案中明確提出:
“中大型化學儲能電站不得選用三元鋰電池和鈉硫電池,不宜選用梯次利用動力電池;選用梯次利用動力電池時,應進行一致性篩選並結合溯源資料進行安全評估。”
相關政策的提出,不僅意味著在儲能市場中,三元鋰電池將會陷入到政策的劣勢;甚至很大機率上,還會對動力電池市場中,三元鋰電池的市場份額造成影響。
肯定會有不少人認為,三元鋰電池熱穩定性差、成本高,本身就不適用於儲能。然而恰恰相反的是,國外較小規模的家用儲能系統,大部分都是以三元鋰電池為主,進而保證在有限的空間內,實現更大的效益。
當然,電池技術最講究因地制宜。
目前國內的電化學儲能市場中,由於考慮到成本、安全等問題,磷酸鐵鋰電池才是名副其實的主流。而且不容忽略的是,動力電池市場中,磷酸鐵鋰電池的市場份額,更是壓了三元鋰電池一頭。
三十年河東,三十年河西。在這個補貼退坡的時代,沒有政策的加持,三元鋰電池的高能量密度,沒能“打過”磷酸鐵鋰電池的安全性,正成為一個既定事實。
但另一角度,說三元鋰電池被逼上“絕路”,還為時尚早。
01
三元鋰電池,真的不安全?
不知從何時開始,三元鋰電池的標籤不再是高能量密度,而是變成了成本高、不安全。
伴隨著輿論的導向,消費者們也從一開始的里程焦慮,逐漸向著安全焦慮的方向轉變。而以刀片電池為首的磷酸鐵鋰電池們,越是強調宣傳自身的安全性,三元鋰電池的處境就越顯微妙。
所以,三元鋰電池是真的不安全嗎?
首先,從安全的角度,亦或者是熱穩定性的角度考慮,三元鋰電池的技術路線,確實不及磷酸鐵鋰電池。
三元鋰電池的熱穩定性較差,300℃之下就會分解出氧分子,遇到電池中可燃的電解液、碳材料後,沾點火星就著,所產生的熱量還會進一步加劇正極分解,極短的時間內就有可能發生爆燃。
相比之下,磷酸鐵鋰電池則可以堅持到700-800℃,而且不會分解出氧分子,缺少“助燃劑”的情況下,安全效能也就更高。
但是這裡需要明確的一點:電芯安全,不代表電池系統安全;電芯熱穩定性差,不代表電池系統不穩定。
正極材料、負極材料、電解液組成電芯,成百上千顆電芯組成模組,多個模組組合成電池包,電池包加上感測器、BMS、電子電路等就構成了整個電池系統。
關於三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池名稱的由來,便是根據正極材料的不同而進行的區分。所以在討論三元鋰電池的安全性時,上文提到的化學特性分析,還只是停留在電芯層次。
為了保證三元鋰電池上車的安全,動力電池企業、車企往往會從模組層次、電池包層次、系統層次逐級做出特殊設計,以弱化三元鋰電芯層次的不穩定性,從而避免事故的產生。
像蔚來的不起火電池、廣汽的彈匣電池、長城的大禹電池等,都是可以印證的例項。而且必須承認的是,從系統層次而非電芯層次,電池系統的安全才是對消費者有意義的事情。
當然,與磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的成本確實會高很多。如上圖所示,三元鋰電池的單度成本至少要比磷酸鐵鋰電池高出94元,按照75度電的電池包計算,也就是至少會多出7050元。
兩害相權取其輕,兩利相衡取其重。
站在車企的位置來看,透過磷酸鐵鋰電池進行降本是一方面,滿足消費者的意願則是另外一方面。雖然說磷酸鐵鋰電池的能量密度較低,相對應的里程數也不長,但“夠用+便宜”足夠吸引不少消費者的青睞。
那麼再提出一個新問題:三元鋰電池,會沒落嗎?
02
4680向左,麒麟向右
根據中國汽車動力電池產業聯盟資料顯示,2021年全年國內動力電池裝車量累計154。5GWh,其中三元電池裝車量累計74。3GWh,同比累計增長91。3%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計79。8GWh,同比累計增長227。4%。
資料不會說謊,儘管動力電池的基本盤依舊穩定上漲,但磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的市場份額已經出現了分流。再加上今年電池上游原材料成本飆漲,三元鋰電池的處境變得更加糟糕起來。
窮則變,變則通。三元鋰電池想要改變現狀,其實也就只剩下一條路——技術創新。
特斯拉或許是最早意識到三元鋰電池問題的車企之一,而4680圓柱電芯,便是特斯拉給出的答案。
在特斯拉的官方宣傳中,4680電池透過正負極材料最佳化,以及乾電極技術,增加了電池能量密度;圓柱狀電芯,不僅可以降低結構成本,還進一步降低了製造成本;增強了熱穩定性,降低了熱管理難度……
總之,4680電池的出現,給三元鋰電池的發展提供了新的方向,也成功帶動了一波圓柱電池科研浪潮。無獨有偶的是,作為全球動力電池龍頭的寧德時代也在近期推出了麒麟電池,並且公然叫板特斯拉的4680。
麒麟電池是寧德時代CTP 3。0技術的集合,是典型的電池包結構創新,可以同時應用於磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。
據官方宣稱,第三代CTP技術在應用於三元電池的情況下,其電池系統重量能量密度可以提升至255Wh/kg, 體積能量密度則突破450Wh/L;而在應用於 磷酸鐵鋰電池的情況下,電池系統重量能量密度可以提升至160Wh/kg, 體積能量密度則突破290Wh/L。
事實上,關於麒麟電池超過4680系統13%效能的表述,真的很難判斷出真假。但這種電池系統結構上的創新,如果沒有對三元鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯進行特定的結構區分設計,很難說不會出現問題。
只不過話又說回來,對於車企來說,麒麟電池的出現,不僅意味著多出了一個可選擇的方向,更是多出了一個繼續使用三元鋰電池的理由。
技術的創新,不管是電芯形狀的創新也好,還是電池系統結構的迭代也罷,其目標一致——提供更適合市場的電池產品。
所以從效能、安全、成本三者之間的權衡來看,關於三元鋰電池,終究會有特定的消費者為其買單,而且這個市場的韌性也足夠大。
最後想要說的是,在長期主義與短期效益之間,車企也好,動力電池企業也罷,其實都需要一個深度的權衡。
換言之,特斯拉的4680、寧德時代的麒麟電池確實指出了兩條路,但能否走得通,依舊存在很多的不確定性。而且就電池的創新而言,例如固態電池、鈉離子電池等基礎材料方面的技術進步,或許才是更有可能開拓出新市場的正確路徑。
哪怕現在看來,動力電池的“橫向發展”好像會比“縱向生長”更直截了當一些。
但時代終會證明,未來市場會傾向於哪一方,動力電池的真命題是什麼,以及誰是對的,誰又是錯的。
張之棟
多偉大的作家,
也不過是在書寫
自己的片面。
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