鉅大LARGE | 點擊量：997次 | 2018年11月05日
鋰電池的未來會是誰
去年這個時候，我曾寫了一系列文章，用以討論動力電池技術路線的選擇，其中詳盡對比了鋰電池、燃料電池、超級電容的優劣。
最終結果是鋰電池輕松勝出。
那些認為日本的燃料電池代表未來的人，其實思維還停留在燃油車的時代，只不過是把加油站替換成了加氫站。
至于超級電容，在特定領域有著不可替代的優勢——例如軌道交通能量回收、塔吊能量回收、汽車動能回收裝置；而在動力汽車領域，由于能量密度和成本的問題，無法成為未來可行的技術路線。
故而毫無疑問，在即將到來的電動車革命中，鋰電池將是真正的主角，是未來十年甚至二十年的不可動搖的路線。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
而且，一旦鋰動力電池經過十多年的發展，全產業鏈上下形成穩定、完整、成熟的配套后（產業配套是巨大護城河，整個產業鏈成熟起來，投資可能需要數萬億，這是任何其他新的技術路線難以逾越的障礙），鋰動力電池的技術路線就更加難以動搖。
所以，鋰電池是這場擂臺賽中毫無疑問的冠軍。
但是鋰電池技術路線內部還有多種技術路線，大致有鈷酸鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰、鐵酸鋰、三元電池等等，朋友們或許更關注這些技術路線哪一種更具有優勢。
為了厘清這一問題，筆者將在本文中進行一系列的深入探討，不足之處各位朋友文后留言不吝指正。
初選
先說鈷酸鋰：循環性能太差，且大量使用了極其稀有的金屬鈷，缺點太過明顯，其宿命唯有淘汰。
再說鈦酸鋰：高充電倍率，壽命長；但也有一個鮮明的缺點——能量密度太低，導致成本過高。
其特性類似于超級電容，這個致命缺點也阻礙其成為動力電池主流路線，故而也無法在初選中脫穎而出。
第三說下錳酸鋰：成本低，充電倍率高；但是高溫性能差、循環性不佳。
故而很少直接選用錳酸鋰作為動力電池，而是同時添加其他材料形成改性電池，例如鎳、鈷成為鎳鈷錳電池，從而實現各項性能的均衡。
但是經過這些改進之后，已經不再是簡單的錳酸鋰電池了，而是成為了三元電池類型中的一種。
這樣的論述結果表明：錳酸鋰也要被淘汰。
在鋰電池眾多的技術路線中，磷酸鐵鋰vs三元電池兩種技術路線的對決最為膠著。
磷酸鐵鋰安全性高，壽命長，但是能量密度低，低溫性能差，一致性差；
三元電池能量密度高，一致性好，低溫性能好，成本較低，但是安全性能差，循環壽命不如鐵鋰電池。
當前，磷酸鐵鋰最成熟的產業鏈在中國，我們對相關領域掌握的核心技術也較多；而三元電池則以日韓為代表，且更成熟一些。
所以這兩種技術路線的對決更有一種中國vs日韓的意味。
過去的一年中，我仍然每天孜孜不倦的思考這個問題，大量閱讀相關領域的文章，閱讀眾多對相關領域技術專家的訪談，思考兩種動力鋰電池技術路線的優劣。
終于在今天我自認為有了一個較為清晰的認識，下決心完成這篇拖了一年多的稿子，好了，廢話不多說，決賽打擂正式開始！
決賽
評價動力電池性能大致有以下7個維度：
1、安全性
2、能量密度
3、循環壽命
4、成本
5、充電倍率
6、電池單體一致性
7、低溫性能
作為一種合格的技術路線，在以上任何一個方面都不能有太過鮮明的缺點，需要做到各方面的均衡才能是一種具有可行性的路線。
1、安全性
這個方面磷酸鐵鋰電池有著鮮明的優勢：溫度達到480°以上才會分解，能通過針刺、火燒等嚴酷試驗。
以鎳鈷鋁為代表的三元電池，則在180°就會分解并釋放出氣體，并且反應更加劇烈。
這一局迅速有了結果，鐵鋰電池勝。
2、能量密度
磷酸鐵鋰電池由于材料的緣故，放電平臺的電壓更低，只有3.2V；且壓實密度很低，只有2.2~2.5左右，這些都導致了磷酸鐵鋰電池的理論能量密度不高，只有178wh/kg。
而磷酸鐵鋰的領先廠商比亞迪目前已經把電芯單體的能量密度做到了147wh/kg，比亞迪電池事業部老總王文峰宣稱要在2018年把磷酸鐵鋰做到160wh/kg。
這已經是相當了不起的成就，但已經逼近這一電池路線能量密度的理論上限，未來很難再有大的提升。
而反觀鎳鈷鋁（NCA）三元電池（特斯拉采用），當前18650電池能量密度是245wh/kg,未來在model3上使用的20700電池要把能量密度做到300wh/kg以上。
國內很多產商選擇鎳鈷錳（NCM）三元鋰電池技術路線，它的理論能量密度上線是280wh/kg，大疆無人機身上的鋰電池就是使用的這種鋰電池，當前80%的無人機鋰電池由廣東的廠商供應。
我看了一下參數，當先規模化生產后的鎳鈷錳鋰電池的能量密度可以做到190wh/kg的水平，距離理論密度上限還有較大距離，還有較大提升空間。
在不久的未來，理想情況下能量密度可以做到230wh/kg以上，電池組整體的能量密度依然可以做到200wh/kg以上，比磷酸鐵鋰高40%左右。
另外磷酸鐵鋰壓實密度較低，這就導致了同等電池容量下，磷酸鐵鋰的體積更大。
經對比測算比亞迪e6電池組和特斯拉models的電池組后得出結論，同等電池容量下，磷酸鐵鋰的體積要比鎳鈷鋁三元電池大48%。
把能量密度和安全性這兩個參數放在一起評價我們就可以發現，能量密度和安全性這兩個指標是一對天生的敵人，其實通過最簡單的物理學和化學知識我們就可以知道，能量密度越高，它就越不穩定，越不安全。
3、循環壽命
在評價這個方面的性能時，我接接觸的信息讓我頭疼。
就以磷酸鐵鋰為例，有文章說壽命是2000次，王傳福說他的鐵鋰電池壽命能達到4000次以上，甚至還有文章說全周期壽命能達到2萬次。
差距如此之大的數據令我頭暈，需要反復仔細甄別才能有一個正確認知；后來發現以上說法都“不錯”，只不過是他們評價標準不同罷了。
說壽命只有2000次的，是按照1C充電倍率反復沖放，電池容量在標定容量80%以下時即認為壽命終止（這是一個極其嚴苛的充放電測試，1C的速率意味著1小時把電池充滿）。
王傳?？谥械?000次，則更可能是通常使用條件下，根據大量已經上路的e6運營實測的結果。
而最后所謂2萬次則是全使用周期下的結果。
因為電池容量低于標定的80%并不意味著這個電池徹底不能用了，畢竟還有80%的容量，此時的電池可以取下來梯次利用，用作儲能電站，在合理電流合理溫度合理使用環境下可以達到2萬次的反復充放電。
但無論怎樣，磷酸鐵鋰的使用壽命都明顯長于三元電池。
三元電池在1C充放倍率，反復充放800次左右，實際容量就已經低于標定容量的80%了，從這個角度看，鐵鋰電池甚至是三元電池壽命的三倍。
但實際使用中也并不是這樣，由于磷酸鐵鋰電池的一致性較難控制，使得鐵鋰電池電池組的整體壽命短一些，并沒有壽命可以達到三元電池3倍那么夸張。
但無論如何，循環壽命這一項，鐵鋰勝出。
4、成本
有些人認為磷酸鐵鋰的正極材料當中不使用稀有金屬，而三元電池則要使用到鈷、鎳等較為貴重的金屬，所以就理所當然的認為磷酸鐵鋰的成本更低一些，這其實是一個認識上的誤區。
磷酸鐵鋰的放電電壓3.2V，三元電池的放電電壓平臺在3.8V，更高的放電電壓意味著更高啊的電池容量，這就意味著同等材料消耗情況下，三元電池的容量更大。
或者反過來說也一樣：同等容量的電池，三元電池消耗原材料更少。
上一篇：中國鋰電設備行業分析
