1.比亚迪汉纯电续航六百公里,奇迹还是谎言?电池能量密度揭秘

2.特斯拉想用,汉EV搭载,磷酸铁锂电池为何重返视野?

比亚迪汉纯电续航六百公里,奇迹还是谎言?电池能量密度揭秘

比亚迪汉ev用的什么电池合适-比亚迪汉ev电池能用多少年

近期,比亚迪旗舰车型汉EV可谓火遍新能源 汽车 圈,销量连续六个月正增长,杀入C级轿车销量第四名,接近宝马5系、奥迪A6L、奔驰E级,被无数人热议。

据悉,比亚迪汉EV搭载了能量密度较低的磷酸铁锂电池(刀片电池),质量能量密度仅为140w/kg,和质量能量密度动辄超过300w/kg的三元锂电池根本无法相比,那么问题来了:搭载质量能量密度达到280w/kg的三元锂电池车型也只能续航六百多公里,比亚迪汉EV宣称NEDC续航605公里,是奇迹还是谎言?

说明

众所周知,动力电池因为衰减、冬天锂离子活性降低、空调耗电等因素,纯电动 汽车 无论搭载磷酸铁锂电池还是三元锂电池,冬天实际续航打折都很严重,上述因素,笔者已经发过多篇文章讲述,本文暂不考虑以上极端因素。

单体电池能量密度和电池组能量密度

比亚迪刀片电池能量密度只有140w/kg,而特斯拉等新势力企业宣称的电池能量密度甚至高达280w/kg,如果汉EV真能纯电续航605公里,特斯拉等其他采用811三元锂电池的车型岂不是早就应该能做到纯电续航1200公里以上?这是为什么?

事实上,电池能量密度分为单体电池能量密度和电池包能量密度,而最终影响纯电动 汽车 续航的不是单体电池能量密度,而是电池包能量密度。

传统车企向来比较低调务实,不愿故意制造噱头,以比亚迪汉EV为例,140w/kg是指电池包能量密度,而非单体电池能量密度。而以特斯拉为首的新势力企业,大肆宣传电池能量密度高达280w/kg,其实只是单体电池能量密度,而非电池包能量密度,实际上,动力电池在成组过程中,为了安全,需要添加很多控制电路和防护层,会导致电池包能量密度远低于单体电池能量密度。实际三元锂电池包能量密度只有160w/kg左右,并不比磷酸铁锂电池包高出多少。

电池能量密度成组利用系数

众所周知,纯电动 汽车 动力电池包由大量单体电池组成,特斯拉 汽车 电池包甚至由7000节单体5号电池组成,而三元锂电池存在燃爆点低、安全性低等致命弱点,含镍越高,越不稳定,所以需要复杂的BMS管理系统和大量控制电路。

同时,BMS能管理电池正常充放电时的内部热失控,却无法防护由于刮擦碰撞等原因造成的燃烧、爆炸,又需要再电池外部加上层层防护,再加上电池热管理系统,电池包最后成型时,能量密度已经和单体电池能量密度不可同日而语。

据统计,三元锂电池的平均成组利用率只有70%,高镍的811三元锂电池的平均成组利用率甚至低至60%。而磷酸铁锂电池因为燃爆点高、安全性高,电池包完全不需要像三元锂电池一样做层层防护,平均成组利用率高达77%左右,刀片电池甚至更高超过80%,即使单体能量密度仅为170w/kg,成组后依然可以做到电池包能量密度140w/kg,为电动 汽车 纯电续航提供强大支撑。

电池包体积能量密度

以现在主流的811三元锂电池为例,单体电池质量能量密度高达280w/kg,即使成组利用率只有60%,也可以达到168w/kg的电池包质量能量密度,依然比刀片电池高出20%。按照上述比例,使用811三元锂电池的纯电动 汽车 应该随随便便能达到720公里以上续航,但是现实中却没有一款,为什么?

因为,电池除了质量能量密度,还有体积能量密度。现在的纯电动 汽车 电池包普遍放在底盘两轴之间,空间有限,电池包体积能量密度越高,就能装下更多的电池,甚至可以说,对于空间比较狭小的乘用车,体积能量密度其实比质量能量密度更加重要。

比亚迪汉EV搭载的刀片电池虽然还是磷酸铁锂电池,不过通过模组和结构优化,体积能量密度比传统磷酸铁锂电池减少了50%左右,相对于质量能量密度比三元锂电池少20%-30%,最终可装载的电池包总容量并不低于三元锂电池。

写在最后:

在电池业界,比亚迪刀片电池被誉为革命性的进步。首先,一场穿刺实验,刀片电池的安全性得到证实,彻底解决了电动 汽车 因为动力电池自燃爆炸带来的安全问题。其次,体积能量密度解决了乘用车底盘空间有限的问题,通过装载更多体积更小的刀片电池,解决了电动 汽车 续航的痛点。

细心的朋友甚至可能会发现,特斯拉MODEL 3离地间隙只有138mm,而汉EV的离地间隙有150mm左右,就是受益于刀片电池带来的电池包体积减小。

特斯拉想用,汉EV搭载,磷酸铁锂电池为何重返视野?

在电动汽车领域,有两大电池经常被提及,那就是三元锂电池和磷酸铁锂电池。只不过由于电池能量密度更高,所以近些年三元锂电池被应用得更多,而磷酸铁锂电池则仿佛被遗忘在了角落里。

不过,近期特斯拉有可能采用磷酸铁锂电池的新闻和比亚迪汉EV搭载“刀片电池”的消息一出,又将大家的注意力引到了磷酸铁锂电池身上。沉寂多年,磷酸铁锂电池为何能在这个时候掀起风浪?买车君这就为大家解密。

电池成本更低

买车君认为,特斯拉想要使用最新研发出的磷酸铁锂电池,就是看上了这种电池的价格优势。

在正极材料中,磷酸铁锂电池使用的是磷酸铁锂(LiFePO4),而三元锂电池使用镍钴铝(NCA)或镍钴锰(NCM),电池名称也由此而来。由于三元锂电池含有一种价格昂贵的钴元素,所以在成本上,三元锂电池要比磷酸铁锂电池更高些。有数据显示,截至2019年底,国内三元锂电池包的单价为1.05元/Wh,而磷酸铁锂电池的为0.8元/Wh。

据悉,特斯拉的磷酸铁锂电池将由宁德时代提供,如果这件事能够顺利推进,那特斯拉的电池成本将有望降低至少10%。在实现国产之后,特斯拉一直在推进零部件的国产化,此次的电池类型转变无疑是最重要的一环。

此前,特斯拉国产Model?3将售价降至29.905万元,这一举措让车圈一片哇然,认为此举将会进一步压缩自主新能源车的生存空间。现在,电池成本的降低无疑会让这款车拥有更多降价空间,竞争力的再次提升将会给对手带来更大的压力。

能量密度提升

其实,磷酸铁锂电池的成本一直都有优势,而特斯拉与比亚迪之所以等到现在才将它用于自己的重磅车型上,与该电池的能量密度提升密不可分。

前几年,磷酸铁锂电池电芯的能量密度在120-140Wh/kg左右,封包后的能量密度在90-100Wh/kg左右,相较特斯拉21700电池(三元锂电池)的300Wh/kg差距明显。

随着CTP技术的出现,目前磷酸铁锂电池提供的续航已经可以与三元锂电池媲美。例如比亚迪汉EV就搭载了自研的“刀片电池”,这一最新的磷酸铁锂电池可以为车辆提供605km的NEDC续航里程,达到了主流的三元锂电池续航标准。除了比亚迪,宁德时代也已经将CTP技术用于磷酸铁锂电池生产,未来有望供应特斯拉。

以往的动力电池是先由电芯组成模组,再由模组拼合成电池包,最后一个电池包往往包含数十个电池模组。CTP(Cell?To?Pack)指的是电芯直接成包技术,减少了模组,甚至去掉了模组,提升了电池系统的能量密度。而且由于生产步骤的减少,电池成包率也大大提升,进一步降低了成本。

值得一提的是,得益于电池系统能量密度的提升,比亚迪汉EV也能享受到新能源补贴。据2019年国家补贴政策显示,享受补贴车辆的电池系统的能量密度不低于125Wh/kg,而汉EV的电池系统能量密度为140Wh/kg,符合要求。

目前,比亚迪、力神等电池厂商已经可以量产电芯单体能量密度达190Wh/kg(有望达220Wh/kg)的磷酸铁锂电池,尽管封包后的系统能量密度会有所降低,但是续航里程已经不逊色于由三元锂电池组成的电池系统。

安全性更优

除了成本更低,且组成电池包后提供的续航也不逊色于三元锂电池,买车君认为磷酸铁锂电池出色的安全性能也是其获得汽车厂家青睐的重要原因。

实验数据显示,磷酸铁锂电池的自燃温度是800℃,三元锂电池则是200℃。很显然,搭载磷酸铁锂电池的车辆很难发生自燃,这是三元锂电池无可匹敌的天然优势。此外,磷酸铁锂电池在面对冲击或者穿刺破坏时也很难发生爆炸,这在碰撞类的交通事故中可以有效保障车辆驾乘人员的生命安全。

续航里程和电池安全是目前阻碍纯电动车普及的两大关键因素,当磷酸铁锂电池能够提供用户满意的续航里程,又能将整车成本往下压,甚至可以充分保障车内人员的安全的时候,它也就有了更多被市场肯定的可能。

完全取代三元锂电池不现实

虽然目前磷酸铁锂电池的能量密度有了明显提升,且具备成本低、安全性高、循环寿命长等特点,但是充电性能差、抗低温性差,以及电芯单体能量密度难有跨越式发展依旧会成为该电池普及的阻碍。

在2020年工信部第二批新能源产品申报目录中,搭载磷酸铁锂电池的车型有11款,其电池系统能量密度最大为140Wh/kg,而三元锂电池的系统能量密度最高为180Wh/kg。可以看到,即使有了CTP技术加持,磷酸铁锂电池的系统能量密度依旧难以超越三元锂电池。

总之,就算现在的磷酸铁锂电池续航能力已经可以与三元锂电池媲美,但面对无止境渴望长续航的消费者,磷酸铁锂电池还是很难有完全替代三元锂电池的机会,不过可以肯定,未来必定会有更多搭载全新磷酸铁锂电池的产品推出。

得益于系统续航能力的提升,磷酸铁锂电池重新成为了许多车企的备选能源,虽无法真正替代三元锂电池,但是它可以给消费者带来续航能力不低,且性价比更高的纯电产品,满足更多人的绿色出行需求。不过,无论是磷酸铁锂还是三元锂电池,它们都只是现阶段的一种比较合适的选择,当它们面对不久之后就会登场的固态电池,恐怕都没有太多反抗的余地。

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