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電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

2021-05-02 00:10:53 作者:黃恒樂

  【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】在比亞迪e6用超長壽命征服深圳出租車界的遙遠(yuǎn)年代,“鐵電池”成為了一個(gè)包攬便宜、耐用、安全特性的動(dòng)力電池標(biāo)簽。隨著三鋰電池的大肆反攻,磷酸鐵鋰電池的生存空間被壓縮,直至CTP技術(shù)反殺回戰(zhàn)場。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  隨著EV、Model 3和P7等主流車型開始安裝磷酸鐵鋰電池,“鐵電池”這一役,勢必精彩紛呈。

 
磷酸鐵鋰配方的出現(xiàn)

  相比電池橫跨數(shù)百年的歷史,磷酸鐵鋰配方的歷史只能算“近期”發(fā)生的事。

  我們今天能用著刷著智能手機(jī)、聽著真無線耳機(jī)、吃著電動(dòng)車送來的外賣宅家度日,還得感謝三位2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主——邁克爾·斯坦利·惠廷漢姆(Michael Stanley Whittingham)、約翰·班尼斯特·古迪納夫(John Bannister Goodenough)、吉野彰(Akira Yoshino)。

電池研究院丨電池的昨天、今天與明天

  今年98歲高齡的“足夠好先生”——約翰·班尼斯特·古迪納夫(John Bannister Goodenough),其實(shí)從54歲才開始研發(fā)電池。古迪納夫博士是鋰電池領(lǐng)域最大的功臣,三大鋰電池正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰)都是他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)找出來的。

電池研究院丨電池的昨天、今天與明天

  德州大學(xué)的古迪納夫教授是公認(rèn)的最早利用磷酸鐵鋰制作鋰離子正極材料的研究者,其團(tuán)隊(duì)在1997年報(bào)道了LiFePO4這種新型橄欖石結(jié)構(gòu)嵌入與脫出鋰的可逆性,并表示新的磷酸鐵鋰配方物料更低廉且環(huán)境污染更少。

  其中要說明的是,LiFePO4LiMPO4(含鋰磷酸鹽)的其中一種,其中M可以是Fe、Co、Mn、Ti,LFP則是的LiFePO4簡寫。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  當(dāng)前我們正在使用的磷酸鐵鋰配方電池,全稱磷酸鐵鋰鋰離子電池,屬于鋰離子電池的一種。正極即是上文提到的LiFePO4,可見磷酸鐵鋰的主要反應(yīng)機(jī)理是由正極決定的,所以命名源于正極材料。

  目前LFP材質(zhì)有較差的導(dǎo)電性和較低的鋰離子擴(kuò)散系數(shù),因此學(xué)界一直在利用各自辦法攻克這些難題,包括使用納米級材料或者引入新型導(dǎo)電劑來提升導(dǎo)電性能,提升可逆電容量等等。

  LFP材質(zhì)目前最大的優(yōu)勢在于不使用鈷,是一種真正的“無鈷”鋰離子電池(廢話,同理荷蘭豆也是一款無葷的純正素菜)。由于鈷的產(chǎn)能集中在非洲,價(jià)格受國際局勢影響的波動(dòng)非常大,之前一下子漲到了60萬/噸。

回收1噸電池所獲得的金屬重量(噸)
 鋰 Li鈷 Co鎳 Ni錳 Mn鋁 Al
每噸金屬價(jià)格20萬/噸22萬/噸3萬/噸1萬/噸2萬/噸
磷酸鐵鋰 LiFePO40.016    
錳酸鋰 LiMn2O40.029  0.224 
三元鋰 NCM1110.0240.0690.0690.064 
三元鋰 NCM5230.0280.0470.1190.066 
三元鋰 NCM6220.0300.0510.1520.047 
三元鋰 NCM8110.0330.0280.2210.026 
鎳鈷鋁酸鋰 LiNiCoAlO20.0300.0380.204 0.006

  問題是,LFP材質(zhì)與生俱來的優(yōu)劣勢也太過明顯了,消費(fèi)者們應(yīng)該也很清楚市面上最長續(xù)航的純電動(dòng)乘用車一定不是LFP而是NCM,而臭名昭著的自燃之王高鎳NCM在安全性上面根本不是LFP的對手。

  磷酸鐵鋰LFP與三元鋰NCM的路線之爭,將在接下來很長一段時(shí)間愈演愈烈。

  知己知彼百戰(zhàn)百勝,我們接下來就深入了解一下LFP材質(zhì)的優(yōu)劣勢。

 
磷酸鐵鋰配方的特性

  此前筆者寫過一篇《電池分類與命名大全》,作為《電池研究院》欄目的知識目錄,其中提到過磷酸鐵鋰配方的一些簡述,今天來聊聊技術(shù)細(xì)節(jié)。

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1
 
電壓

  以NCM三元鋰為例,一般鋰離子動(dòng)力電池的標(biāo)稱電壓在3.7V左右,工作電壓范圍寬達(dá)3.0-4.2V,所以BMS會比較好操作,SOC監(jiān)控相對精準(zhǔn)。

  換成磷酸鐵鋰配方之后,標(biāo)稱電壓降低至3.2V,工作電壓范圍在3.0-3.3V之間,充電的終止電壓只有3.6V左右。

  這就意味著,磷酸鐵鋰電池的電壓比其他鋰離子電池要低,而且工作電壓范圍比較窄,充放電曲線非常平緩,SOC監(jiān)測準(zhǔn)確度很低,電壓一直都在3.2V左右所以很難監(jiān)測出此時(shí)究竟是多高的SOC。

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  磷酸鐵鋰的BMS會在前后兩端電壓范圍留有更大的裕量防止過充過放,這也造成多數(shù)磷酸鐵鋰電動(dòng)汽車的車主也能感受到續(xù)航值監(jiān)測不準(zhǔn)、電量不多的問題。

  目前學(xué)界已有一些解決方案來應(yīng)對磷酸鐵鋰電池充放電曲線過于平緩而導(dǎo)致SOC不準(zhǔn)的問題,比如重慶郵電大學(xué)的學(xué)者就提出了基于遺傳算法的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測磷酸鐵鋰電池SOC,這種方法具備更強(qiáng)的適應(yīng)能力,因此結(jié)果更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定。

2
 
充放電率

  在此前技術(shù)受限的情況下,磷酸鐵鋰配方的最佳充電率在0.5C-1.5C之間,屬于比較低的充電速度。

  寧德時(shí)代在2019年宣稱,正在研發(fā)一種新的磷酸鐵鋰電池技術(shù),在負(fù)極石墨的表面利用“快離子環(huán)”技術(shù)讓石墨結(jié)構(gòu)兼具超級快充和高能量密度的特性,石墨層增加鋰離子嵌入速度后可以達(dá)到4C-5C的超級快充能力,相當(dāng)于15分鐘完成主要的充電過程。不過,現(xiàn)在這種技術(shù)尚未量產(chǎn),當(dāng)前市面上的磷酸鐵鋰電池拼快充性能的確不如三元鋰。

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  說完充電率,再來說放電率。磷酸鐵鋰電池電池的正常工作放電率為2C左右,理論最大放電率可以到10C(實(shí)際上不會用到這么盡,有結(jié)構(gòu)損壞的風(fēng)險(xiǎn)),算是很猛的。

  下圖數(shù)據(jù)可見,實(shí)線0.5C放電,若使用最下方虛線的3C放電倍率,放電容量下降幅度只有5%左右,表明磷酸鐵鋰電池在高倍率下依然可以有不錯(cuò)的放電性能,造高性能電動(dòng)車沒問題。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  現(xiàn)實(shí)例子?3.9秒破百的比亞迪漢EV四驅(qū)版用的就是磷酸鐵鋰電池。

3
 
能量密度

  能量密度一直都是磷酸鐵鋰配方電池的大軟肋,在大型公交車上廣泛運(yùn)用的原因便是因?yàn)樯逃密嚥蝗辈季挚臻g,能容得下體型、重量都頗為“雄偉”的磷酸鐵鋰電池。

  在5年前左右,磷酸鐵鋰電池的單體能量密度只有150Wh/kg左右,成組之后的整包能量密度只有100Wh/kg左右(200Wh/L左右的體積比能量)。

  業(yè)界一直宣稱磷酸鐵鋰配方電池的理論最高能量密度只有175Wh/kg,這是整包的數(shù)據(jù),包含BMS和模組結(jié)構(gòu)的重量。

  最近兩年,因?yàn)楸葋喌蠋ь^重新刮起了磷酸鐵鋰配方熱潮,各大主要的動(dòng)力電池企業(yè)都在刷“捷報(bào)”,也就是根本沒有量產(chǎn)化但對股民“很有幫助”的振奮消息,其中國軒高科在2020年初宣稱研發(fā)出整包能量密度高達(dá)160Wh/kg的磷酸鐵鋰配方電池包(單體超200Wh/kg),寧德時(shí)代的是161.29Wh/kg,四川綠鑫只有147.25Wh/kg,億緯鋰能、億鵬能源、安馳新能源三家的整包能量密度都在150Wh/kg左右。

  寧德時(shí)代表示,通過對磷酸鐵鋰材料體系性能的深度挖掘,未來可能將單體的能量密度提升至230Wh/kg。只不過,當(dāng)前寧德時(shí)代提供給特斯拉Model 3(標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航升級版)的磷酸鐵鋰電池,整包能量密度還只有125Wh/kg,續(xù)航為468km,這個(gè)倒不低,電耗只有12.6kWh/100km。

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  為了解決磷酸鐵鋰配方與生俱來的低能量密度問題,在單體能量密度無法取得革命性突破的前提下,必須對模組結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),比亞迪就整出了自家的CTP(Cell to Pack)技術(shù),直接省去了模組和一大堆控制模塊,把長條形的“刀片電池”(單體Cell)直接安裝到電池包(整包Pack)當(dāng)中,電池包體積利用率可以提升20%左右,整包能量密度與整車?yán)m(xù)航能力也大幅度提升20%-30%。

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  磷酸鐵鋰敢用CTP技術(shù)的前提是單體電池本身的安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于三元鋰配方,所以省去了模組級別的結(jié)構(gòu)保護(hù)也不會有大問題,不過單體電池本身的框架強(qiáng)度需要加強(qiáng)。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  因?yàn)槔m(xù)航上的進(jìn)步,以及制造成本上的降低(主要原因),目前主流的電池供應(yīng)商都在做磷酸鐵鋰配方的CTP技術(shù),相繼讓模組結(jié)構(gòu)成為歷史。

  此外,磷酸鐵鋰電池在能量密度上的提升,還可以在剩下的一年半國家新能源補(bǔ)貼期內(nèi)獲得最后一批補(bǔ)貼。

4
 
循環(huán)壽命

  在技術(shù)不成熟的年代,磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命只有500次左右,大電流充放電(1C充/5C放)的循環(huán)壽命為300次左右。

  在7年前,有幾家汽車媒體曾經(jīng)給一臺跑了50萬公里的比亞迪e6深圳出租車(標(biāo)稱續(xù)航300km)做過續(xù)航測試,測出來的實(shí)際續(xù)航里程還是挺硬核的。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  想了解測試詳情的可以點(diǎn)擊下圖看全文:

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  如今,磷酸鐵鋰電池的整包循環(huán)壽命通常都有2000次甚至更多,有些實(shí)驗(yàn)室的1C循環(huán)壽命可以達(dá)到3500-5000次,寧德時(shí)代在2019年更是發(fā)布了可以循環(huán)12000次的磷酸鐵鋰儲能電池產(chǎn)品。

5
 
低溫性能

  磷酸鐵鋰的另一個(gè)重要的特征便是低溫性能不佳,非常的不佳,北方車主叫苦不迭。

  磷酸鐵鋰電池的工作溫度范圍為-20℃至75℃,有些磷酸鐵鋰電動(dòng)汽車一旦到達(dá)0℃以下的環(huán)境溫度就有啟動(dòng)困難的風(fēng)險(xiǎn),若在-20℃的外部溫度下,磷酸鐵鋰電池的放電容量只相當(dāng)于25℃時(shí)的38%左右,我就問你還敢不敢開暖氣……

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  因?yàn)榈蜏匦阅懿患?,所以磷酸鐵鋰電池的熱管理系統(tǒng)變得尤為重要,最高效率的方式是采用PTC電阻來給電池包加熱。雖然會耗費(fèi)一定的電量,但也好過因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致內(nèi)部活性物質(zhì)電化學(xué)性能大幅降低帶來的續(xù)航銳減問題。

  磷酸鐵鋰電池正極的導(dǎo)電性本身就不佳,在低溫環(huán)境下更是容易發(fā)生極化,電解液粘度增加并增加鋰離子的遷移阻抗,導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的崩塌,電池?fù)p壞。

  因?yàn)榱姿徼F鋰天生的低溫性能不佳問題,中國甚至出現(xiàn)了“北三元 南鐵鋰”的產(chǎn)業(yè)布局,當(dāng)然另一個(gè)重要的方面是南派比亞迪與北派松下LG的產(chǎn)業(yè)話語權(quán)之爭、

  之前磷酸鐵鋰版本的特斯拉Model 3在北方就遇到了靜置后掉電嚴(yán)重的問題,解決方案是特斯拉建議用戶一周充滿一次,幫助特斯拉磷酸鐵鋰電池BMS系統(tǒng)積累北方地區(qū)的用戶數(shù)據(jù),更高的數(shù)據(jù)量可以帶來更精準(zhǔn)的SOC監(jiān)測能力。等等,這玩意沒標(biāo)定完成就上市了然后等用戶數(shù)據(jù)OTA完善?

6
 
安全特性

  之前有自媒體做過一個(gè)傳播度很廣的穿刺試驗(yàn),軟性給比亞迪磷酸鐵鋰電池打安全性廣告,把寧德時(shí)代逼得出來說胡話(哎呀其實(shí)穿刺沒代表性?。?。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  筆者此前在下文中提到過,在眾多熱失控的原因當(dāng)中,穿刺是最不講武德的物理攻擊,將一根導(dǎo)體(比如直徑3mm鋼針)插入動(dòng)力電池中,正負(fù)極直接短路,熱失控速度超快,幾乎是瞬間就開始對外噴射火焰。

電池研究院:讓電池命喪黃泉的鋰枝晶

  穿刺的機(jī)理是內(nèi)部短路,這種情形就像潛水艇在水下被物理擊穿,除了全員殉國之外就沒啥其他可能性了。

  自2021年1月1日實(shí)施的動(dòng)力電池安全新國標(biāo)GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》,并未引入穿刺試驗(yàn),現(xiàn)有的試驗(yàn)則分為幾類,其中電池單體進(jìn)行過放電、過充電、外部短路、加熱、溫度循環(huán)、擠壓試驗(yàn),電池包或系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)、模擬碰撞、擠壓、濕熱循環(huán)、浸水、熱穩(wěn)定性、溫度沖擊、鹽霧、高海拔、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、外部短路保護(hù)、過充電保護(hù)過放電保護(hù)試驗(yàn)。

  雖然沒有強(qiáng)制要求穿刺試驗(yàn),但在同一份國標(biāo)當(dāng)中有幾份補(bǔ)充條款,其中包括“要求電池單體發(fā)生熱失控之后,電池系統(tǒng)5分鐘內(nèi)不起火不爆炸,為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間”,條款實(shí)施時(shí)間同樣是2021年1月1日。

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  也即是說:我不管你能不能通過最險(xiǎn)惡的物理擊穿,反正你得讓駕乘人員有5分鐘逃離時(shí)間。為什么下個(gè)車就要5分鐘呢?因?yàn)橛行┦鹿蕰屲圀w變形,你得給消防官兵留足時(shí)間剪開車體救人。

  整體而言,LiFePO4不容易分解,P-O鍵很穩(wěn)固,不容易析氧,分解溫度高達(dá)600℃,而三元鋰電池在200℃就會分解,所以磷酸鐵鋰是安全性能非常高的一種配方,即使燒起來了,火燒連營的蔓延速度比三元鋰慢很多,逃生時(shí)間大大增加。

  此外,雖然磷酸鐵鋰電池過充還是會熱失控,但熱失控的閾值比其他鋰離子電池要高很多,而在0電壓的極限狀態(tài)下存儲30天不會有過度損傷,三元鋰動(dòng)力電池在0電壓下長期存儲會有泄露風(fēng)險(xiǎn)與內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)損壞風(fēng)險(xiǎn)。

7
 
記憶效應(yīng)

  電池記憶效應(yīng),指的因電池不完全放電而導(dǎo)致容量降低的現(xiàn)象。業(yè)界普遍認(rèn)為磷酸鐵鋰配方電池沒有記憶效應(yīng),但近年有部分研究團(tuán)體認(rèn)為磷酸鐵鋰同樣有一定記憶效應(yīng),只是并不明顯。

  不過因?yàn)楣ぷ麟妷悍秶^小的問題,廠家一般都會把磷酸鐵鋰的可用容量范圍標(biāo)定得窄一點(diǎn),也不建議用戶經(jīng)常過充過放,雖然磷酸鐵鋰電池的過放耐受能力明顯強(qiáng)于三元鋰。

  這就意味著,有無記憶效應(yīng)對于磷酸鐵鋰而言,沒什么影響。

8
 
制造成本

  因?yàn)檎龢O材料不含高價(jià)的鈷Co,不需要承受國際貿(mào)易風(fēng)險(xiǎn),所以磷酸鐵鋰電池的整體成本比三元鋰電池低了一截,安全性能極佳的特性也讓電控難度降低了。

  不過由于磷酸鐵鋰工藝不穩(wěn)定,成品率較低,單體電池一致性差,所以早起來是挺有門檻的。

  目前國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的主要生產(chǎn)商家有比亞迪、寧德時(shí)代、國軒高科、江蘇時(shí)代、弗迪、瑞普、比克、力神、萬向等等。

  拿一份2020年12月的采購數(shù)據(jù)來對比展示,NCM811三元鋰電池的整包采購均價(jià)在985元/kWh,而LFP磷酸鐵鋰電池的整包采購均價(jià)在0.795元/kWh,因此使用磷酸鐵鋰電池大約可以節(jié)省19%左右的成本。

  不過由于磷酸鐵鋰電池里頭沒什么貴重金屬可回收,所以回收價(jià)格有點(diǎn)不堪入目……

 
磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用場景

  綜上所述,磷酸鐵鋰電池的核心優(yōu)勢是價(jià)格低廉、安全性能好、循環(huán)壽命長,劣勢在于低溫性能差、能量密度低。

  基于以上優(yōu)劣勢,磷酸鐵鋰電池主要應(yīng)用在以下場景當(dāng)中:

1
 
純電動(dòng)乘用車

  純電動(dòng)乘用車的高壓電池包實(shí)際上是很難布局的,大家都以為“放在車底”便是解決方案,問題是大家發(fā)現(xiàn)早期的土法油改電坐起來都很難受了對吧?

  因?yàn)槔峡畹母邏弘姵匕?00mm甚至更高的厚度,會嚴(yán)重侵占車內(nèi)空間,把前后兩排座椅的高度大大提升了,乘客坐姿又直又頂頭,車底還有電池包下緣的凸起,碰上尖銳的石頭之后有一定概率被開膛,接下來就是熱失控自燃。

  磷酸鐵鋰電池最大的問題是能量密度不高,所以體積和重量都是潛在的問題。在此前的土法油改電時(shí)代,過高的電池包整包高度會讓車輛舒適性與安全性大打折扣,如今的定制化時(shí)代,磷酸鐵鋰電池的整包厚度大大壓縮了,我們坐進(jìn)去漢EV車內(nèi)就會發(fā)現(xiàn),其實(shí)空間舒適性跟同等級汽油車基本沒區(qū)別了。

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  如今越來越多新上市的純電動(dòng)乘用車換裝了磷酸鐵鋰電池,比如小鵬P7磷酸鐵鋰版、小鵬G3磷酸鐵鋰版、特斯拉Model 3磷酸鐵鋰版、比亞迪漢EV、2020款上汽榮威Ei5、2020款北汽新能源EU5、長安歐尚科尚EV、長安歐尚X7 EV、東風(fēng)啟辰D60 EV、2021款東風(fēng)風(fēng)神E70磷酸鐵鋰版等。

2
 
插電式混合動(dòng)力乘用車

  在2016年之前,中國國內(nèi)生產(chǎn)的插電式混合動(dòng)力車型,高壓動(dòng)力電池以磷酸鐵鋰為主,比例高達(dá)7成,隨后這個(gè)高比例不斷下滑,被能量密度高得多的三元鋰搶占了市場份額。

  因?yàn)椴咫娛交旌蟿?dòng)力乘用車動(dòng)力電池包的“工作壓力”遠(yuǎn)沒有純電動(dòng)車的高,不用總是過充過放,動(dòng)力輸出也主要依靠內(nèi)燃機(jī),而磷酸鐵鋰電池的能量密度近年提升迅速,在空間極為緊迫的插混車上也能擠得進(jìn)去,考慮到價(jià)格便宜和安全口碑好,不斷提升裝備率是必然事件了。

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  當(dāng)前活躍著的磷酸鐵鋰電池PHEV車型有比亞迪秦Plus DM、比亞迪宋MAX DM、比亞迪宋Pro DM、榮威eRX5 PHEV、榮威ei6 PHEV、名爵MG6 PHEV等等,數(shù)量遠(yuǎn)不如三元鋰,不過比例的確在增加。

  公交車、輕型客車/貨車、礦車等純電動(dòng)商用車輛,對動(dòng)力電池包的體積和重量并不敏感,對動(dòng)力電池包的價(jià)格、循環(huán)壽命、每公里能耗成本更為敏感,因此磷酸鐵鋰是比三元鋰更加合適的選擇,市場占比在60%左右。

  最出名的磷酸鐵鋰電池商用車產(chǎn)品要數(shù)比亞迪生產(chǎn)的K9電動(dòng)大巴,已經(jīng)出口到了59個(gè)國家,快充3小時(shí)可以續(xù)航250公里,循環(huán)壽命長達(dá)4000個(gè)循環(huán)。

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  此外,插電式混合動(dòng)力商用車也特別喜歡用磷酸鐵鋰電池,畢竟電池采購價(jià)格相比三元鋰便宜不少,而商用車的電池容量大到有點(diǎn)恐怖。

4
 
輕型電驅(qū)車型

  在10年前左右,筆者還在讀書的年代,鉛酸電池一直都是兩輪電動(dòng)車儲能裝置的霸主,后來鋰離子電池價(jià)格大降、性能激增,以小牛為代表的高端兩輪電動(dòng)車產(chǎn)品開始推向市場,鋰離子電池成為主角。

  隨后,外賣平臺與共享電單車平臺的興起,讓兩輪電動(dòng)車的低壓動(dòng)力電池市場得到了催化,而三元鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈最完整,因此推廣得最多。

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  隨著磷酸鐵鋰電池的能量密度短板補(bǔ)齊,便宜、耐用、安全三大優(yōu)勢得到消費(fèi)者的認(rèn)同,磷酸鐵鋰電池在輕型電驅(qū)車型上的廣泛裝備也提上了日程。

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  除了外賣小哥和共享平臺的兩輪電單車產(chǎn)品,還有高爾夫球場、電動(dòng)鏟車、小區(qū)內(nèi)部的清潔車(我們公司還真有一臺)、電動(dòng)輪椅等產(chǎn)品也都會逐漸向磷酸鐵鋰電池伸出橄欖枝。

5
 
其他

  除了作為車輛的動(dòng)力電池之外,磷酸鐵鋰電池還有很多的用途,比如用作發(fā)電站的大容量儲能裝備。下圖的儲能電站是國家電網(wǎng)江蘇公司為了協(xié)調(diào)鎮(zhèn)江供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的磷酸鐵鋰儲能站(北山站)。其中北山站為10KV鋰電池儲能站,總投資約1.2億,鋰電池容量為16MW/32MWh,項(xiàng)目面積3813平米。(資料來源:中國儲能網(wǎng))

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  此外,磷酸鐵鋰電池還可用作UPS電源使用,而在底下礦場,磷酸鐵鋰的高安全性得到了礦工們的喜愛,礦燈電源使用磷酸鐵鋰配方明顯更加安全。

  如果你愿意,把充電寶的聚合物鋰離子電芯換成磷酸鐵鋰電芯之后,的確可以更加安全,不過因?yàn)榱姿徼F鋰配方的工作電壓太低,所以極少廠家會選用。

  除此之外,電鉆、電鋸、遙控車、遙控船等工具或玩具,都有使用磷酸鐵鋰電池的案例。

 
磷酸鐵鋰的未來在哪里?

  筆者第一次被磷酸鐵鋰電池的實(shí)戰(zhàn)能力深受感動(dòng)到,是在4年前駕駛騰勢500車型從林芝跑高速到拉薩,全程410km,走林拉高速(而非318)。

  本來主辦方弄了一個(gè)節(jié)電比賽,讓大家駕駛這臺NEDC“只有451km”的純電動(dòng)車慢悠悠地從林芝散步到拉薩,結(jié)果筆者比較頭鐵,一路100km/h定速巡航跑掉了,留下他們70km/h慢慢挪。領(lǐng)航的油車一直在電臺喊我們回來,開這么快到不了拉薩就要叫拖車的。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  結(jié)果我們順利到達(dá),表現(xiàn)續(xù)航0km,完全沒毛病。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  磷酸鐵鋰電池最終的歸宿(出貨量最大的地方)一定是動(dòng)力電池,然而對動(dòng)力電池成本最敏感的微型車、小型車并不是這一波磷酸鐵鋰復(fù)興浪潮的排頭兵,反而是Model 3、P7、漢EV這類型20-30萬的中檔產(chǎn)品。

  當(dāng)然這是好事,起碼磷酸鐵鋰在市場上的形象不再代表著低端與廉價(jià),而是代表著可靠與實(shí)惠。

電池研究院:讓人又愛又恨的磷酸鐵鋰

  根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的官方數(shù)據(jù),我國2019年度動(dòng)力電池裝車量累計(jì)63.6GWh,同比累計(jì)上升2.3%。其中,三元電池裝車量累計(jì)38.9GWh,占總裝車量61.1%,同比累計(jì)下降4.1%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計(jì)24.4GWh,占總裝車量38.3%,同比累計(jì)增長20.6%,是驅(qū)動(dòng)裝車量整體同比上升的主要產(chǎn)品。

  隨著磷酸鐵鋰電池能量密度的困局逐漸解決,磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的出貨量得到了大幅度提升。不過,磷酸鐵鋰的能量密度潛力非常有限,而目前最有希望得到技術(shù)突破的是三元鋰電池,在高鎳正極、硅負(fù)極等新技術(shù)細(xì)節(jié)下有望得到更高的發(fā)展前景,且我國相對豐富的稀有金屬礦產(chǎn)儲量允許中國大力發(fā)展三元鋰配方。

  磷酸鐵鋰在最合適它的領(lǐng)域,比如商用車、中小型乘用車,有非常很不錯(cuò)的發(fā)展空間,畢竟每kWh節(jié)省19%采購成本,而且安全和壽命都遠(yuǎn)優(yōu)于三元,實(shí)在太吸引了。只是我國南北緯度跨度很大,在北方大力推廣磷酸鐵鋰不太現(xiàn)實(shí),在南方則是磷酸鐵鋰配方的福地。

(文:太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂)

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