如何评价比亚迪新公布的磷酸锰铁锂电池?

王传福声称新研究的磷酸铁锰锂电池可以使电池能量密度由目前的90WH/Kg提升至150WH/Kg,可以达到三元材料的水平,能量密度显著提升,成本不增反降? 新闻来源: 比亚迪研发新磷酸铁锰锂电池 能量密度大增 2014年08月13日 08:30:44 来源: 腾讯汽车 关键词:比亚迪最新电池技术、磷酸铁锰锂电池、能量密度显著提升、成本不增反降 编辑观点:比亚迪可谓是冲在新能源汽车领域中的第一线品牌,尽管公司目前的盈利水平并不是很好,但是…
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谢邀。


我的观点:

1、技术具有进步性是肯定的,但带有一点忽悠的成分,没他说的那么好。90Wh/kg在磷酸铁锂电池里是比较差的,150Wh/kg又是新一代磷酸锰铁锂产品可以达到的一个最好性能,拿旧的中最差的和新产品中最好的比,数据上比较有吸引眼球的效果。

2、这个材料什么时候能量产,我们也不知道,因为我们也不是比亚迪的人,但是国际上的领先厂商,比如PHOSTECH,已经有了磷酸锰铁锂材料的产能了。

3、磷酸锰铁锂材料有两个电压平台,分析对应锰与铁的氧化还原,如果要替换磷酸铁锂电池,电池系统要稍做改进,不过估计不会太大。这个材料的制备工艺和磷酸铁锂差别不会太大,估计做电池的技术也是类似的,推广前景应该还可以。

4、总之:磷酸锰铁锂是磷酸铁锂的升级版材料,比铁锂具有一定的优势。我就是做磷酸锰铁锂的,这个东西有希望,但也没那么容易做。解释如下:



首先,磷酸铁锂材料理论容量170mAh/g,放电平台3.4V,乘出来的能量密度是578Wh/kg。

磷酸锰锂材料理论容量171mAh/g,放电平台4.1V,乘出来的能量密度是701Wh/kg。

磷酸锰铁锂材料是两者的固溶体,其能量密度介于两者之间,取决于锰铁的比例,以及材料结构等特性优化程度。

可以看出,磷酸锰锂比磷酸铁锂的理论能量密度高20%,就是高在电压相对磷酸铁锂20%的提升上(3.4-4.1V)。成本上,锰好像比铁会便宜一些,应该会带来成本上的下降,但是好像也不至于下降的很厉害。因此能量密度上升,成本下降,这个材料相比磷酸铁锂,在单位Wh的成本上(rmb/Wh)应该能有一定的提升

另外,锰在使用过程中,存在着工艺性能复杂,磷酸锰锂本身导电比磷酸铁锂还要差等问题,因此要把磷酸锰锂的性能发挥出来比磷酸铁锂要更为困难(肯定的,磷酸锰锂能量密度高,要是比磷酸铁锂还好做大家还做磷酸铁锂做甚)

所以注意了,在理论能量密度上,作为磷酸锰铁锂材料,你能量再高,比磷酸铁锂能量只能高出20%去,不能再多,再多的都是吹牛皮。当然了,电池领域不比其它动辄摩尔定律的领域,20%也可以算得上大增吧。



刚才说的是理论能量密度,实际情况又是如何呢?



在做电池时,需要考虑的综合系统因素非常多,包括你的电池是能量还是功率型定位(很遗憾的,这两个因素不可能完全兼顾,能量型的功率性能差点,功率性的电池能量密度小于100Wh/kg很正常……),另外能量密度越高,安全性也会更难做,总之不是一句话“往大了做就OK了”这么简单。

比如松下供应特斯拉的NCA18650电池,能量密度是大,但是本身安全性能有点问题,比如放在国内的话,针刺实验应该是过不了的(天朝也有严格的一面)。但是人家是靠复杂的电池系统控制把安全性提高的,这也是一种思路。好吧,好像有点扯远了。

那么我们在这里都以能量型电池作为一个统一的讨论前提,假定负极都是一样的最常见的石墨,问题就变为了对比几种正极材料的性质。

首先是磷酸铁锂,常见的磷酸铁锂材料,实际可用容量好的达到160mAh/g左右(认真做的,成本高),烂的140,130mAh/g都有(质量很一般的,不幸的说,不少国内产品都是这个路数)。实际的可用能量密度也就是在160*3.4=544到140*3.4=476 Wh/kg之间。用这种140mAh/g的做电池,再加上设计、制造过程中的各种不细致,做出来的磷酸铁锂,也就是如王传福所说的90Wh/kg的能量密度。但如果你用好点的原料,加上其中每个环节都严格控制,以现在的磷酸铁锂产品,做出130Wh/kg左右的电池并不太困难。其实这里有点像田忌赛马的感觉,就是你拿你的下马(90Wh/kg),中马(110Wh/kg),还是上马(130Wh/kg)跟别人比。

但是,这建立在一个基础上,就是管理与成本:这要求用好的原料,以及良好的生产控制技术。现在三元材料在动力电池方面风头强劲,磷酸铁锂更多奔向了其它的用途,相对动力电池的标准规范要弱很多,再加上国内的企业的恶性竞争,造成了大家都恶性控制成本,做低端产品,不重视产品质量这样的一种境地。比如大家买到的各种山寨移动电源,便宜吧?标称容量达标的有几个?都是在这种畸形的竞争环境中闹出来的。这就导致了大家都在恶意的粗放制造电池材料和电池,做出来各种容量以及寿命不达标的产品(反正也不指望你用多久,比如日常电子用品,可能用个两三年几百个循环就扔了,能控制成本何乐而不为呢)。大家都要明白一点,一分钱一分货,便宜的磷酸铁锂是因为其生产工艺控制过程粗糙或故意降低要求,而如果你把磷酸铁锂每道工序做好了,反而可能因为高成本在市场上产品缺乏竞争力,这一点上,国际知名品牌走高端路线的话,生存情况会好的多。

又扯远了,刚才说到以现在的磷酸铁锂产品,做出130Wh/kg左右的电池并不太困难,但这个数据对于磷酸铁锂来说已经是近乎极限了。磷酸锰铁锂最多比磷酸铁锂高20%能量,因此大概四舍五入一下,我们可以粗略的认为150Wh/kg还是可以达到的。但是同样的,这个体系的材料最高也就这么个程度,再高比较困难。

而作为三元材料,能量密度一直比磷酸铁锂具有明显的优势,实际的可用容量一般在170mAh/g左右,放电中压3.8V,这样一算可用能量密度大约是646Wh/kg,做成电池后对应的也就是一般常见的150~180Wh/kg,比磷酸铁锂优势还是大不少。而更新,能量更高的体系,比如NCA材料,比如高镍的711,811材料,可用能量密度大约都可以达到200mAh/g*3.8V=760Wh/kg,所以松下的NCA 18650电池做到210Wh/kg的能量密度也就不那么奇怪了。

但是,一个事物不可能是完美的,这种高能量材料电池安全性能并不是特别理想,因此大家才会对特斯拉的安全性存疑,特斯拉也已经通过制造复杂的电池管理系统来减轻这个问题了。使用磷酸铁(锰)锂系列材料的话,电池控制系统的安全设计应该能有所简化,这是一个利好因素。


总之,磷酸锰铁锂材料相对于磷酸铁锂材料能有一个能量上的提升,能够接近一般的三元材料,但是三元材料家族中的高能量密度新成员们仍然在竞争中有优势,尤其是在大家对于电池能量密度要求越来越苛刻,希望电动汽车能够跑的远一点的今天。


但不管怎么样,比起那些原地不动不做新材料的磷酸铁锂的厂商,做磷酸锰铁锂开发的企业还是值得尊敬的,毕竟这个材料比起传统的磷酸铁锂材料有进步。

目前市场上主流的钴酸锂,三元锂电池都消耗稀缺钴元素,全球储量仅700万吨,其中一半产量来自刚果,这个内陆国家有任何问题,钴价涨上天。

1千瓦时钴酸锂消耗0.25公斤钴,一台电动车要消耗15公斤,而且其他产业都消耗大量钴元素(都是刚需),不能都拿来生产电池哒。

例如:含钴的超级合金主要应用于航空航天领域。镍基超级合金占发动机重量的50%,而镍基超级合金中钴含量为20%。如果每台发动机的重量按照1.5吨计算,则每台发动机的钴含量为0.15吨。根据《中航动控(000738,股吧)深度报告》,2012-2030年全球民用发动机总需求量将达到14万台。

因此,全球根本没有足够钴元素来发展电动车,发展动力电池必须绕开稀缺钴元素。

比亚迪发展磷酸铁锂电池是非常明智的选择,因为磷、铁、锂等化学元素在大自然中常见,成本也相对低些,有利于新能源汽车量产。

磷酸铁锂电池能量达到150WH/Kg,而且很难再有提升空间了。主流三元锂电池能量密度200wh/kg,未来有望达到300-350wh/kg。

虽然,铁酸锂作为纯电动车的电池确实能量有点低,但作为插电混合动力,增程电动车通常仅需20千瓦时的电池组,足够好啦。

宁德时代

做磷酸铁锂电池最好的公司是—宁德时代,该公司硫酸铁锂电池能量密度达到148wh/kg,电池系统能量密度130wh/kg,配备纯电动客车一次充电最高续航里程在综合工况下可达180KM。大约12分钟就能充满电,完全满足了公交车在进场换岗和休息时间,同时还不受国家电网的潮汐和季节,以及路况影响。

不过,磷酸铁锂电池有一个致命性的缺点,那就是低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明,一块容量为3500mAh的电池,如果在-10℃的环境中工作,经过不到100次的充放电循环,电量将急剧衰减至500mAh,基本就报废了。这对于我国幅员辽阔,冬天低气温的确较多的综合国情来说,的确不是一件好事。


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锰酸锂电池

此外,还有一种锂电池也不需要钴元素,锰酸锂电池同样性能优秀,能量密度达到165wh/kg,而且制造材料丰富,全球锰元素5000多万吨,根本用不完。

不同于磷酸铁锂电池的低温性能不好,锰酸锂电池却是低温性能好,可以在零下-20度的气温下正常工作,非常适合北方的电动车。但高温性能就稳定啦。所以这两款电池一个在中国南方用,一个在中国北方用吧。

星恒电源

国内顶尖锰酸锂电池生产商,开发超级锰酸锂电池能量密度达到165Wh/kg,循环寿命表现良好,2000次充放电能量保持80%。

作为锰酸锂技术路线的坚持者,星恒已成功累计为20000辆新能源物流车提供配套电池。在电动物流车领域奠定根基之后,星恒开始进军乘用车领域。

近日,首批200辆搭载星恒动力电池的长安欧尚欧力威EV正式交付。配套这批乘用车的星恒

长安欧尚欧力威EV

这款纯电动车配备了容量为35kWh的锰酸锂电池,续航里程达到252公里,每千瓦时跑7.2公里,整车最高车速为130km/h。此外,长安欧力威EV采用智能热管理系统,确保汽车在不同温度下安全运行。

国家补贴后才6万元一辆啊!

今后,电动车大规模量产,一年2-3千万量,电动车造价可以做到6-10万元每台。全中国人都能开上汽车啦,将来中国会有10亿辆电动车,10亿中产阶级,中国GDP是美国的3倍,中国梦就实现啦!❤ (⋈>◡<)。


现在市场主流三款高性能锂电池,三元锂电池性能最好,但需要稀缺的钴元素,磷酸铁锂电池和锰酸锂电池性能略低,但由于制造材料丰富,也是动力电池的很好选择。

另外,还有一种锂电池选项—钛酸锂电池,总结一下就是材料贵,密度低,虽然重复性好,但因为其它种类锂电池寿命也大幅增加,现在并不是优势啦。

钟乔丹:珠海银隆的钛酸锂电池有哪些优点又有那些缺点?