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电池之战:成本与性能

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国有色网 发布时间:2020-09-17 浏览:
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2020年是极不平凡的一年,在混乱之中,尽管全球GDP下降,但电动汽车(EV)和电池领域仍有大量活动。

有报道称,特斯拉(Tesla)将在中国制造的Model 3中使用磷酸铁锂(LFP)技术(来自中国电池生产商CATL)。尽管特斯拉尚未确认,但从纯粹的成本角度来看,在镍锰钴(NMC)上使用LFP是有意义的。在中国,CATL的LFP阴极活性材料(CAM)的价格(每千瓦时)比NMC811价格便宜43%。考虑到阴极是迄今为止电池中最昂贵的组件,这种活性材料成本的差异或对电动汽车的电池最终成本产生重要影响。

LFP和NMC的成本与能量密度

尽管成本存在上升空间,但LFP的显著缺点是能量密度,其仅为MNC811的65%~70%(取决于包装)。这意味着,若需实现相同的行驶里程,EV电池的物理尺寸将增大三分之一,这对于空间有限的车辆来说是一个问题。使用LFP供电的Model 3,使用与当前版本相同的电池空间,应具有NCA范围的66%左右。

当然,如果特斯拉使用LFP,其动机是降低成本,因此电动汽车对更多人来说可以负担得起。此外,中国新电动车的补贴仅适用于价格在30万元以下的汽车。为了符合条件,Model 3的价格必须下降2019年价格的20%~25%。

在中国,政府补贴还要求电池组(而非电池)级别的最低能量密度为140Wh/kg。在传统的电池组设计中,使用LFP不能达到140Wh/kg的水平,因此必须重新设计以优化空间和重量。

电池到包装技术

CATL和竞争对手比亚迪都宣布了新的LFP包装设计,其效率大大提高,均已超过140Wh/kg。新设计被称为电池到包装(CTP)技术。尽管存在设计差异,但这两家公司本质上都使用非常大的棱柱形电池,这可以实现更有效的电池包装和冷却系统、更少的连接和更简单的电池管理系统。与目前在中国以外的所有Tesla汽车中使用的Panasonic NCA圆柱形电池相比,新的CTP设计将连接和电路的数量减少了200倍,从而使电池便宜得多。LFP和CTP的使用应转化为一种可以勾选中国市场所有条条框框的工具。

国外也在寻求使用大型棱柱形电池的包装设计。通用汽车和LG Chem的关系导致Ultium电池生产,该电池计划于今年秋天投放市场,到2022年所有使用该平台的通用电气电动汽车都将使用。相反,他们将使用含89%镍的新型LG Chem NMCA化学物质,所得电池组的能量密度应大于200Wh/kg。当然,这比LFP贵,使用NMCA和Ultium技术,通用汽车希望使用锂离子电池实现最大的续航里程,并且考虑到包装的高能量密度(性能),具有成本效益。

大众汽车也开始使用他们所谓的模块化电驱动矩阵(MEB),类似于CTP和Ultium,实现大型棱柱形电池的高利用率和低成本架构。

LFP在电动汽车中的使用率主要由于其低成本而增加,但问题是在什么程度上?

首选技术

显然,LFP技术将在中国乃至其他以成本为驱动因素的亚洲国家普及。另外,预计在成本最为重要且将使用LFP的这些地区,小型两轮和三轮车的数量将强劲增长。此外,LFP正在通过大众运输卡车进入巴西。

同时,对大型高性能汽车的需求将保持强劲增长。CAT、SK Innovations、LG Chem等将为亚洲、欧洲和北美的电动汽车提供高镍电池。NMCA、NMC811和其他高镍化学品将是性能的选择,并且随着钴含量的降低,它们还将成为含镍锂离子成本最低的产品。

外表

对未来的期望是两种主要技术——低成本LFP和高性能(高镍)NMC。BNEF、Roskill和其他分析师对此两种技术的市场份额没有完全达成共识。到2030年,LFP电池在电动汽车中的预测百分比范围为15%到40%。

目前,尚不清楚成本与性能的关系将在哪里结束,以及如何将其转化为EV电池技术。但是,在可预见的将来,在中国生产的新型电动汽车中,只有四分之一是LFP,而NMC/NCA的这一比例为76%。

关键字:动力电池

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