安全,相比较三元锂电池,磷酸铁锂的安全性确实有较大的提升。
从动力电池的本身来说,现在市场上主要就是三元锂电和磷酸铁锂两种,作为动力电池的核心材料,也是电芯最主要的部分,这两种的燃点有着明显的不同。
从这方面来说,磷酸铁锂是目前热稳定性最好的动力电池材料(注意,材料和动力电池整体还是不同的),在安全性上相较于三元锂材料有着绝对的优势。磷酸铁锂的电热峰值可达350℃,电池内部的化学成分需要达到500~600℃才会开始分解;而三元锂材料在300℃左右就会开始分解。
所以,单纯的从材料的物理性质来看,三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易自燃。
而选择磷酸铁锂作为电池材料还有一个非常重要的原因就是价格。
三元锂和磷酸铁锂同样都是为新能源汽车动力电池作为原材料服务,但是两者之间的价格差距还是比较明显的,2021年523型三元材料年均价在176722元/吨,2021年动力型磷酸铁锂年均价在60510元/吨;两者价差在116212元/吨;2022年4月523型三元材料月均价在370000元/吨,2022年4月动力型磷酸铁锂月均价在159357元/吨,价差进一步拉宽至210643元/吨。
同样是动力电池,很显然,选择磷酸铁锂作为原材料可以更好的降低成本,尤其是今年依赖,动力电池上游原材料价格大涨,几乎是涨价到离谱的地步,简直是让人匪夷所思。尤其是今年依赖,镍价“作妖”,使原料三元前驱体的价格上升,且三元材料中的另一原料碳酸锂的用量比例较高,价格一直趋于高位。
所以,既然都能做动力电池,有便宜的原材料为什么不用呢?
三元锂电池和磷酸铁锂电池在我的理解里最大的不同就是温度和能量密度,至于其中复杂的化学原理,作为消费者感觉并没有太多知道的必要。
1.三元锂在低温情况下的表现比较好,充电功率和性能表现都比磷酸铁锂好不少,这个低温的阈值大约在-10°左右,也就是低于这个温度的情况下,磷酸铁锂的充电效率和性能表现将会有一定的下降。
2.三元锂的能量密度更高,由于采用了更活泼的金属元素,主流的三元锂电池能量密度普遍在(140wh/kg~160wh/kg),部分重量能量密度能够达到180Wh-240Wh/kg。而磷酸铁锂电池的能量密度为一般为90-110W/kg;部分创新设计的刀片电池,能量密度可达120W/kg-140W/kg。
三、如何从技术上抑制磷酸铁锂的劣势
在目前新能源汽车的动力电池结构上,并不是直接把三元锂或者磷酸铁锂材料做的电芯直接用的,而是用了系统性的结构——电池包。
首先,最内层是电芯,就是三元锂或磷酸铁锂材料做的电芯,很多电芯在一起就组成了模组,一般来说,模组是动力电池的基本单元,这就相当于电池的肉体。
然后,我们把若干个模组放在一起就构成了动力电池的主体部分,然后我们用上下底板把模组固定住,并在模组内部设置动力电池热管理系统,热管理系统包括温度传感器和液冷管道,还有相关的管理控制器。这个就相当于给电池穿了一件内衣。
最后,上下底板之外,再安装上下外壳,这些上下壳体都会采用专门的设计,减小重量的同时保证电池包高强度及刚度,并保证一定的密封性。这就等于给电池穿了一件外衣。
通过上面的说明,我们可以看见,除了电池材料本身之外,实际上动力电池的整体体验和其他设计还存在有巨大的关系,实质上我们应该判断其整体的能力。
虽然磷酸铁锂电池的弱点在于低温性能不好,但是因为我们设计了恒温电池包,在要用车之前,我们可以通过电池包里的BMS系统感知到电池温度较低,主动给电池加热啊,把电池温度提高到一个适合的温度不就行了?
又比如磷酸铁锂的能量密度不高,但是我们可以改革电池包的格式啊,用创新的方式来设计电池包,这里不得不说到刀片电池和比亚迪的CTB技术。这个技术对于普通消费者来说,不是很好理解,而且非常容易和CTP技术进行混淆,当然学术领域的解释其实有很多了,我这里说一点比较粗浅的比喻,便于大家理解:
1,动力电池主要包括外壳和电芯,就像一个袋子里装满了5号电池,最早的技术,就是几个电池装一个盒子,然后几个盒子装一个箱子,然后把箱子装进汽车底盘,然后盖上底盘的上下盖,这就算好了。
2,到了CTP时代,通过技术研发,电池更安全了,不需要再包一层盒子了,我们就直接把电池装进箱子里,然后把箱子装进汽车底盘,然后盖上底盘的上下盖,这就算好了,这些盒子的空间可以装更多的电池了。
3,到了CTB时代,现在电池太安全了,连箱子都不要了,我们把电池加上一些辅件,直接就装进地盘里,然后盖上底盘的上下盖,这就算好了,这下盒子和箱子的空间都节约了,装的电池更多了。
所以,通过这些技术基本上把磷酸铁锂电池的短板都补上了,在消费者体验端,感觉就和三元锂没有什么差距了。
毕竟,磷酸铁锂电池更便宜不是么,一辆车差个2万元,你说竞争力能不大么?