“811”在路上了，为何比亚迪不放弃磷酸铁锂电池

传统燃油车有“三大件”——发动机、变速箱、底盘。而对于新能源车来说,“三电”(电池、电机、电控)技术的重要程度堪比“三大件”之于传统燃油车。而动力电池作为电动车的核心部件,其重要性同样不言而喻。

实际上,车用动力电池也分许多类别。最早,动力电池按照正极材料可分为钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰和镍钴铝等几大类。而从综合性能来看,磷酸铁锂和三元锂(包括镍钴锰和镍钴铝)最符合电动车的使用要求。

作为国内新能源领域最具代表性的车企,比亚迪掌握着完善的“三电”技术。在电池技术上,比亚迪前些年始终坚持磷酸铁锂路线,并且技术已经十分成熟。近两年由于补贴政策的变化,使得其不得不跟随市场趋势,相当于“半路出家”进行三元锂电池的研发,不过如今也做到了“后来居上”,其“811”电池研发已经取得一定的进展。

然而,近日比亚迪在其业绩交流会上表示,将于明年5-6月份推出全新一代铁锂电池。消息一出,立即引起外界广泛关注。在三元锂电池成为绝对主流的今天,比亚迪重拾磷酸铁锂寓意何为呢?难道是“技术倒退”的表现吗?

续航并非磷酸铁锂电池的“天赋”

实际上,相比三元锂电池,磷酸铁锂电池安全性更高、循环使用寿命更长、成本也更低,但能量密度的提升空间较小。而根据我国的新能源补贴政策,电池能量密度又是获得多少补贴的重要因素。另外,在电池能量密度受限的情况下,车辆的续航也就失去了竞争力。所以,比亚迪才宁愿“忍痛割爱”暂时把磷酸铁锂电池放在一边,以更高的制造成本去生产三元锂电池。

但如果能够解决磷酸铁锂电池能量密度低的短板,所有问题不就迎刃而解了吗?理论上是这样没错,但难度却相当大。

那么锂电池的能量密度由什么决定呢?通常来讲,锂电池有4个核心部分:正极、负极、电解质和膈膜。其中,正负极是发生化学反应的地方,可谓重中之重。

现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨的理论容量为372mAh/g,磷酸铁锂电池和三元锂电池在负极材料上大体相同。但在正极材料上,磷酸铁锂的理论容量只有160mAh/g,而镍钴锰则高达200mAh/g。此外,生产工艺水平如压实密度、箔材厚度等,也会影响能量密度。但整体来看,正极材料的性能差异才是决定性因素。

然而,比亚迪则通过多年不懈的努力,即使在三元锂电池成为主流的今天也持续着磷酸铁锂电池的研发,最终成功突破技术壁垒。据悉,比亚迪新一代磷酸铁锂电池能量密度可达到180Wh/kg,相比此前提升大约9%,这一数据已经不弱于“811”三元锂电池。

提高能量密度不只为补贴

根据2019年最新的新能源补贴政策,在不考虑续航里程等因素的前提下,只要电池能量密度方只要达到160Wh/kg及以上,就可获得1倍补贴,而1倍补贴也是最高额度。照此来看,其实比亚迪此前就可以达到能量密度的最高标准,即获得全额补贴。那么研发全新一代磷酸铁锂电池的真正意义在哪呢?

电池能量密度,其实可以从两个维度来定义。一是单位重量内的能量密度,也就是工信部所采用的维度,直接关系到能获得多少补贴,也在一定程度上影响着车辆的续航。而另一个,是单位体积内的能量密度,这个维度不在工信部的评判标准内,但会直接影响到车辆的续航能力,而续航能力又决定了补贴额度和市场竞争力。

而磷酸铁锂电池所谓的能量密度低,主要是按照体积维度来说的。据悉,比亚迪全新一代磷酸铁锂电池的能量密度(体积维度)将提升50%。那么也就意味着,相同的车型,比亚迪未来可将车辆的电池容积提高50%,虽然可能也会带来重量增加的影响,但最终实际的续航表现一定是大幅提升的。

那么在攻克最大短板后,磷酸铁锂电池的优势就突显出来了,首先就是安全性。近年来电动车安全事故频发,绝大部分是由于电池起火造成的。为了提升续航里程,如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池,“622”型号如今已经十分常见,甚至“811”也已经在量产车型中搭载,也就是说维持电池稳定性的钴锰成分只占到20%,在续航里程提高的同时,电池安全性却成了一大隐患。

相比之下,磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上,三元锂电池则低于300度,一些高镍三元锂电池热失控温度甚至低于200度,这会增加车辆高速行驶及快速充电过程中自燃的风险。

另外在使用寿命方面,磷酸铁锂电池充放电循环次数大约3500次后容量才开始衰减,而三元锂电池在进行2000次充放电循环后就会出现衰退,存在明显差距。据悉,比亚迪新一代磷酸铁锂电池的寿命达到8年120万公里。

最后就是成本。由于磷酸铁锂电池无需贵重金属材料,所以比较容易控制生产成本。而且,比亚迪新一代磷酸铁锂电池成本进一步降低30%,可在一定程度上缓解补贴退坡带来的压力。

但三元锂电池来看,无论是镍钴锰还是镍钴铝,都需要钴金属作为原材料,但其70%储量在非洲刚果金,价格十分昂贵。而高镍三元锂电池的诞生,一方面是由于激烈的市场竞争,另一方面也跟钴技术成本过高有关。

不过,即使突破了能量密度低这个技术瓶颈,磷酸铁锂电池也并非十全十美。例如在抗低温方面,三元锂电池低温使用下限值为零下30度,磷酸铁锂电池低温下限值只有零下20度。那么如果在寒冷的北方地区,磷酸铁锂电池的性能下降会更明显。但恰恰北京又是全国纯电动车的主力消费地区,就算比亚迪在南方不愁卖,未来其动力电池将对外供应,如果失去北方市场,那么其在与宁德时代等对手的竞争中将相对被动,也不利于其动力电池业务独立上市计划的推进。

不放弃三元锂,“811”在路上

那么在未来推出新一代磷酸铁锂电池后,比亚迪会彻底放弃三元锂电池吗?毕竟目前比亚迪也已经展开了“811”电池的研发工作,如果完全放弃三元锂电池岂不是前功尽弃了?

对此,比亚迪方面表示,会继续进行对“811”电池的研发工作,目前也在路试,但要“放慢节奏”。的确,作为国内新能源市场的领军者,比亚迪不仅在销量方面处于绝对领先地位,在电池安全方面多年来也是很少出问题。如果为了获得短期的市场竞争力而将不可靠的产品投放市场,对于比亚迪而言绝对不是明智的选择。更何况,全新的磷酸铁锂电池同样具有很强的竞争力。

按照计划,比亚迪将在2022年将旗下电池业务拆分并独立上市,这对于比亚迪来说意义重大。不过,目前其“811”三元锂电池何时落地尚无定论,其电池业务的拆分工作也还在进行中,对于其能否如期上市,目前来看还不太好说。

但新一代磷酸铁锂电池的推出,无疑让比亚迪的电池业务底气更足。有了它,比亚迪就无需仅仅“押宝”811,从而手中有了更多的底牌。虽然距离新一代磷酸铁锂电池推出还有大半年时间,但比亚迪无疑向外界释放了强有力的信号。