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    刀片、石墨烯、“無鈷”電池,誰才是動力電池的未來

    胡挹工 來源:人民網 編輯:jianping 刀片石墨烯無鈷動力電池
    在今年的全國兩會上,新能源汽車的發展再一次受到國家和代表委員的重視,政府工作報告中提出,將重點支持既促消費惠民生又調結構增后勁的“兩新一重”建設,主要是加強新型基礎設施建設,發展新一代信息網絡,拓展5G應用,建設充電樁,推廣新能源汽車,激發新消費需求、助力產業升級。目前,我國已經連續數年成為新能源汽車產銷
    磷酸鐵鋰、石墨烯、無鈷電池究竟哪種技術路線最靠譜


    比亞迪的刀片電池讓磷酸鐵鋰電池重新回到了人們的視野當中。此前磷酸鐵鋰在與三元鋰電池的競爭中落在下風,一方面有政策的原因,但另一方面,能量密度低、低溫穩定性不高也確實是劣勢。但是其成本低、穩定性可靠的優點同樣不容忽視。


    如今比亞迪的刀片電池,正是磷酸鐵鋰電池基礎上優化改良的結果。簡單來說就是比亞迪把電芯做得更薄更長更扁平化,這樣體積能量密度就大幅提升了(從251Wh/L提升至332Wh/L),續航也就相應提高,第一款搭載刀片電池的比亞迪漢EV綜合工況續航605公里,進入了600km也就意味著進入了目前電池續航能力第一梯隊。在比亞迪發布刀片電池的發布會上,比亞迪董事長王傳福表示,“刀片電池”是在技術糾偏,“正是對電池能量密度不切實際的追求,徹底帶偏了動力電池行業的發展路線,并讓新能源汽車的安全口碑付出了極其慘重的代價。”


    三元鋰電池一直以來的擁躉特斯拉,如今也看上了磷酸鐵鋰電池,國產Model3的短續航版本就將搭載寧德時代提供的磷酸鐵鋰電池。對特斯拉來說,這個版本的Model3續航沒必要干到600km+,最重要的是成本能更低就夠了。只不過不管是比亞迪還是特斯拉/寧德時代,都有一個問題待解,就是磷酸鐵鋰電池的低溫性能差問題。


    此外,也有業內人士指出,刀片電池其實只是結構上的創新,也就是說,在更好的工藝水平下,在電池包里中加入更多的電芯,更好的利用電池包的體積和空間,這意味著這樣的改良存在上限。


    相比比亞迪刀片電池,廣汽新能源的石墨烯電池則更加令人側目。因為一直以來,石墨烯的產業化一直是未解的難題。


    2010年,荷蘭物理學家安德烈·海姆和擁有英國與俄羅斯雙重國籍的物理學家康斯坦丁·諾沃肖洛夫作為石墨烯的發現者獲得了諾貝爾物理學獎。從此石墨烯開始進入大眾視野。2017年,國家工信部制定《十三五材料領域科技創新專項規劃》,將石墨烯材料技術劃為重點發展領域。此后,石墨烯因具備超輕、超高強度、超強導電性等特性,被認為是提高電池充電速度、推動動力電池技術進步的重要技術。一旦石墨烯作為動力電池的工業化方案可行,那么電動汽車充電慢、續航里程不足、以及安全性方面的痛點都能夠迎刃而解。然而石墨烯在實際中,商業化依舊非常困難。業內也有少專家認為,石墨烯電池是僅僅存在實驗室中的技術,工業化進程還難以實現。


    不過廣汽新能源堅信石墨烯電池可以從實驗室走向市場。他們對外宣布,基于三維結構石墨烯(3DG)材料的“超級快充電池”,將在今年底搭載在Aion車型上。目前廣汽并未公布石墨烯電池更多的技術細節,僅僅表示8分鐘即可充滿新能源汽車85%的電量,廣汽究竟能否成功,今年年底就將揭曉。


    再來看看無鈷電池。事實上,與磷酸鐵鋰類似,導致無鈷電池技術發展的根源,也來自于汽車企業降低成本的需要。無鈷電池指的并非本身就不含鈷的磷酸鐵鋰電池,而是去掉了鈷之后的三元鋰電池。


    當前,新能源汽車市場常用電池分別為以鎳鈷錳(NCM)為主要材料的三元鋰電池。然而,公開資料顯示,作為動力電池正極材料中的重要元素之一,鈷不但可以穩定材料的層狀結構,而且可以提高材料的循環和倍率性能。但是鈷在地殼中的含量較低,如果不考慮回收,未來鈷或將供不應求。而隨著新能源汽車保有量的迅速增長,鈷價格也使得電池成本居高不下。有分析指出,盡管目前一些電池的“高鎳低鈷”趨勢滿足了企業的降本需求,但另一方面“高鎳低鈷”可能會導致電池過熱,容易引起燃燒,安全性會受到影響。所以,要做到真正的“無鈷化”,必須要有一定的技術突破。


    蜂巢研發的NMX無鈷電池,屬于鎳錳體系無鈷電池的一種,去掉了鈷之后提高鎳比例,再摻雜其他元素,改善熱穩定性,再通過包覆物質提升工作電壓,進而提升能量密度。事實上,這種鎳錳體系無鈷電池許多企業都在做,包括寧德時代,甚至特斯拉也在自行研發。但區別是這其中的元素和配比,各家企業都需要大量的試錯和調整,找到最優方案。長城集團旗下的蜂巢科技最早宣布了這項技術的量產化,據悉最終的成果L6薄片無鈷長電芯,壽命達到15年120萬公里,綜合續航880km,相關負責人表示明年下半年能夠量產。


    業內人士分析指出,目前動力電池技術多種路線的產生,恰恰也從一個角度反映出,目前尚未有能夠解決一切新能源汽車技術發展痛點的技術產生。發展新能源汽車早已上升到我國國家戰略層面,電池技術的突破更是我國新能源汽車產業技術突破的關鍵。以目前的產業格局看,可以確定的是,磷酸鐵鋰電池將重回席位,并且在續航短、成本低的入門級車型領域重受青睞;而無鈷的三元鋰電池也很可能在長續航的中高端車型上占據主力。不管推出的重磅技術是真正的技術突破還是資本市場的煙幕彈,技術發展的目的是讓電動汽車變得充電更快、安全性更可靠、跑得更遠。


    隨著我國新能源汽車產業不斷發展,市場終將占據主導,在這樣的情況下,無論是在技術層面還是商業層面,迎來突破都將只是時間問題。

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