底盘、变速箱、发动机是燃油车的三大核心,而在电动车领域,电池则成为了最重要的评判标准。

作为电动车领域的代表 ,特斯拉最近在电池上做出了重大调整,把部分Model 3车型上原有的三元锂电池,变成了磷酸铁锂电池。

这一看似“退步”的改变引发了不少争议,“简配”的背后,有其对于成本和安全性的考量,也可能会是驱动整个行业的一次掉头。

电池路线之争

电动车的历史和内燃车一样悠久,早在19世纪末期就已经出现,只是受制于当时的技术,其动力效率始终不如汽油等化石能源来的高效。

1834年第一辆电动车面世

市面上也始终没有出现统一的技术标准,有的使用铅酸电池,有的使用镍氢电池,有的用钙硫电池。

锂离子电池的技术直到1992年才被索尼商业化,凭借对环境友好,没有记忆效应,单位体积内能储存更多的电量等特点,在随身听、数码相机等产品上得到应用,又在手机上不断迭代进化。

电池技术的进步也推动了电动车的复兴,其中磷酸铁锂电池和三元锂电池成为了电动汽车的首选。两者的正极材料有很大不同,一个使用了磷酸铁锂,另一种选择了镍钴锰酸锂。

相比于三元锂电池,磷酸铁锂其实有不少优点,首先在成本方面,磷酸铁锂电池不含贵重金属元素,因此成本要低很多,而三元锂电池中的钴元素,价格一直在快速上涨,供需不平衡的状态始终存在。

安全性方面,磷酸铁锂电池也更胜一筹。它的化学性质稳定,在700°C-800°C 才会发生分解,在短路、撞击等状态下不会剧烈燃烧。而三元锂电池在250-300℃就会发生分解,而且在撞击、针刺后容易燃烧爆炸。

三元锂电池之所以能胜出,主要在于它的能量密度。可以轻松达到200wh/kg,而磷酸锂电池通常只有120wh/kg左右。

高能量密度,意味着在单位体积和重量下,三元锂电池可以储存更多的电能,可以提供更高的续航里程。此外,磷酸铁锂电池在低温下的表现很差,当气温处于-10°以下时,电池容量会出现大幅度的下降,这是一个致命伤,而三元锂电池可以在更低的温度下保持良好的电量。

中外巨头的共同选择

虽然三元锂电池有突出的优点,但近年发生的电动车自燃情况,大多数也是由于三元锂电池引起的。

《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,自2019年5月以来,就有79起新能源车安全事故,其中大部分是装配了三元锂电池的乘用车。

蔚来、特斯拉、理想等新兴厂商都出现过类似的案例,蔚来曾因为自燃事件,对4803辆车进行了整体召回。

电池风险跟充电方式和电源系统管理高度相关,可从本质上说,三元锂电池的高能量密度和活性,大大增加了自身的风险。

对于电池管理系统的优化,加强对电池的保护可以改善情况,磷酸铁锂电池则是一个看似更稳妥的方案。

比亚迪最近推出的“刀片电池”,就是对磷酸铁锂电池的改善。三元锂电池通常是由多个电芯组成的整体电池包,比如特斯拉采用的圆柱型18650电池。

为了保证电池组的安全,需要用框架、横梁、垫片等加以固定。

特斯拉圆柱形电池

刀片电池的电芯不是一个个圆柱,而是类似刀片的长条体(长达1米),以整列的方式包在电池包内。电池本身的安全性,让它可以省去内部多重的加固结构,从而大大提升了整体的空间利用率。

在有限的空间下塞入更多电池,比亚迪的“刀片电池”就是通过这种方式来提升整体能量密度的。

比亚迪预计在“汉”上首次采用刀片电池,能量密度提升至了160wh/kg,据称续航可达605千米。在低温的表现力上,比亚迪也声称做了相应的改进,增加了包围材料和更好的热平衡策略。

根据工信部透露的消息来看,Model3标准续航版的确使用了磷酸铁锂电池,其供货商极有可能是此前宣布合作的宁德时代。

这款Model 3的电池能量密度为125wh/kg,工况续航为468km,和此前采用的三元电池版相比,虽然电池能量密度有所下降(145wh/kg),但工况续航却有所提升(此前为445km)。

接下来的国产版Model 3会有两个版本:搭载宁德时代磷酸铁锂电池的标准续航版,续航468km。搭载LG三元锂电池的长续航版本,续航668km。

有业内人士分析,采用磷酸铁锂电池后,标准版的Model 3的制造成本可以缩减多达25%。同样的续航里程,更高的安全性,和更多的利润空间...特斯拉似乎没有理由不进行“简配”。

谁是更好的归宿

两家巨头布局磷酸铁锂电池后,整个行业会跟着变化么?这个其实很难回答,因为两种不同的电池技术都在不断进步。

三元锂电池此前一直过不了穿刺检测的坎儿,其实,三元锂电池的安全性也在逐渐变好,此前有外国网友使用弓箭对特斯拉新款电池进行穿刺实验,出乎意料地没有发生爆炸。

宁德时代则表示,穿刺实验并不能代表实际碰撞场景,三元锂电池已经从单体电池安全转向系统性的安全,整体的安全系数正在不断优化。

磷酸铁锂电池虽有崛起之势,不过目前来看最大的变化还是结构设计上的改变,其单体能量密度依然很低,在核心技术上似乎没有质的突破。在这种情况下,空间的利用率已经接近天花板,比亚迪刀片电池的能量密度极限大概在180wh/kg,三元锂电池可达到200-300wh/kg,还有较大的提升空间。

磷酸铁锂电池还有很多需要证明自己的地方,比如低温环境下的实际表现,比如如何在狭长的电池中做好快充和预热等等。

电动车用户一直把动力、续航里程和配置作为选车的首要考虑目标,在多起自燃事件下,消费者对于安全方面的考虑也与日俱增,磷酸铁锂电池的确提供了一个更稳妥的选择。

到最后,市场并不会忠于一种技术,谁能在成本、安全、耐用性、能量密度等方面做出一个更好的平衡,谁才能最终获得厂商的青睐。锂电池的进化之路,才刚刚开始。

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