電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
中國新能源汽車產業近十年來得到了快速的發展，但中國新能源汽車動力電池的發展一直存在方向性爭議：錳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰之爭始終沒有平息。
拋開復雜的技術孰優孰劣之爭，我們只要搞清楚中國新能源汽車產業要得到快速發展，真正能實現彎道超車的關鍵因素和依托點究竟有哪些，那么，新能源汽車動力鋰離子電池的方向選擇，就不應當是一個復雜的問題。
事實上，這些關鍵因素和依托點，業界早已形成了共識：一是，中國新能源汽車的發展，非得保證使用安全可靠、性能穩定和成本低廉的動力電池，其中，安全可靠是首位的，沒有安全就不會有新能源汽車產業的將來；二是，在技術上應當能超越和領先發達國家和地區的，而非總是處于追趕狀態，惟有這樣，中國新能源汽車產業才能真正實現彎道超車。
搞清楚了中國新能源汽車發展的關鍵因素和依托，針對我們行業的實際情況，再來比較一下三元和磷酸鐵鋰的現狀與發展方向。
一、如果持續發展三元，我們的動力鋰離子電池將永遠處于追趕狀態，不僅實現不了彎道超車，而且將喪失新能源汽車的安全性。
目前，改性錳酸鋰和三元鋰的核心技術，都掌握在日韓企業手中。尤其是三元鋰，無論是技術、工藝還是設備，日韓行業龍頭都已達到非常成熟穩定階段。
目前，三洋、松下和三星SDI的18650三元鋰離子電池，容量已做到3.1AH以上，而國內最知名的三元鋰離子電池企業的18650電池，容量也不過做到2.2AH左右。三洋、松下和三星SDI批量加工的18650三元鋰離子電池，在電壓、容量、內阻、放電平臺、恒流比等幾項關鍵電池指標的一致性已超過90%，可以不用分容配檔即可成組，而國內最優秀的三元鋰電加工企業也無法做到。
如果中國新能源汽車動力電池的發展方向定位于發展三元鋰電，不僅長期處于追趕日韓企業狀態，而且因缺乏關鍵技術、工藝和設備，已陷入到了一個發展瓶頸。
以容量提升為例，國內最優秀的18650型三元鋰離子電池，容量在2.2AH左右已不斷出現安全問題，如果沒有大的技術和工藝沖破，僅在材料改性方面或提高極片壓實密度來提升容量，不僅會大幅降低電池的循環性能，更嚴重的是，三元鋰電的安全性問題會更加突出。
使用安全，是新能源汽車發展三大關鍵要素之首。特斯拉采用了三元鋰電中最好的松下電池，也避免不了五周之內三次著火。萬幸的是，有特斯拉先進的整車安全設計才沒有引發人身傷亡，而中國新能源汽車企業在整車安全設計方面，又有幾家能達到特斯拉的水平?
技術嚴重受制于日韓企業，規模也遠不如日韓企業巨頭。三星SDI今年一次性將18650－2.2ＡＨ的電池銷售價格降至1美元/只，幾乎將國內同行逼上絕境。
在國內三元動力電池性能和價格都無法與日韓巨頭相比的情況下，如果我們在新能源汽車動力電池上堅持三元路線，恐怕我們還在追趕路上，就已經被國際巨頭給扼殺了，更無從談什么彎道超車。最終結果將跟傳統汽車發展一樣，高端車和核心技術仍舊源自國際巨頭，即使我們讓出了市場也換不回核心技術。
磷酸鐵鋰離子電池則不同。日韓企業基本沒有涉足，國際主要競爭對手來自美國。雖然兩個基礎專利有一個在美國(A123和Valence是美國磷酸鐵鋰離子電池的主要代表)，但中國與美國的技術水平相差不大，而且中國是全球在磷酸鐵鋰范疇投入最大、產銷量最多的國家。
隨著萬向集團收購了A123，事實上中國企業已經掌握了磷酸鐵鋰離子電池全球最高端的技術和工藝。而磷酸鐵鋰離子電池在安全性和循環壽命上相對于三元鋰電的絕對優點，正是中國新能源汽車關鍵要素所在和發展所需。只要明確其發展地位，加大投入固化這一優點，中國新能源汽車就完全有彎道超車的可能。
二、選擇三元，頂層設計缺乏前瞻性，全球鎳、鈷資源緊張，其大量使用將導致市場價格暴漲,尤其中國這兩種元素的貯量根本無法支撐。
三元鋰電的材料配方，無論是鎳鈷錳酸鋰，還是鎳鈷鋁酸鋰，都離不開兩種貴金屬，即鈷和鎳。這兩種金屬在中國都很匱乏，在全球儲量也有限。其中，中國鈷的使用量90%以上都需要進口，鎳主要用于不銹鋼加工，這兩種貴金屬都有國際期貨交易，價格不僅高且波動很大。
如果中國確定以三元鋰電為主要的動力電池發展路線，按照政府規劃，到2020年，新能源汽車產能達到200萬輛，新能源汽車保有量達到500萬輛。按每輛新能源汽車動力電池均勻帶電量80KWH計算，500萬輛新能源汽車所需電池就達4000億WH電池，這還不包括用于更換和備用的電池。這種需求一旦推向市場，將很快推動鈷、鎳期貨價格暴漲，從而帶動其現貨市場價格暴漲，三元鋰電將來的價格走勢將直線上升。
中國新能源汽車推廣沒有達到政策預期目標的一個很大的原由，就是價格居高不下。其中，最緊要的原由，就是占據新能源汽車成本近50%的動力鋰離子電池價格居高不下。三元路線的結果，就是新能源汽車價格更高，要求政府的補貼也要更多，永遠無法實現市場化推廣。
磷酸鐵鋰離子電池則剛好相反，不含任何貴金屬，而且加工正極材料的主要原料氧化鐵、碳酸鋰在中國儲量非常豐富。如果下游新能源汽車市場需求放大，其上游材料在規模效應的推動下，成本將直線下降，占據磷酸鐵鋰離子電池成本超過30%的正極材料價格的下降，將促使磷酸鐵鋰離子電池價格的迅速下降。
三、整車安全設計上，中國新能源汽車使用三元鋰電作為動力電池，會存在巨大安全隱患。
特斯拉三次著火中，其中一次為金屬片劃破電池引發的，但因特斯拉整車安全設計完善，三次著火并沒有引起人員傷亡。三元材料的脫氧溫度是200℃，放熱能量超過800J/g，三元鋰電無法通過針剌試驗，聲明了三元電池在內部短路的情況下，很容易引發安全事故。
目前，中國新能源汽車整車安全設計，短期內根本無法達到特斯拉的水平，使用三元鋰電作為新能源汽車動力電池存在巨大安全隱患。事關乘客人生安全，這種安全隱患哪怕是十萬分之一的發生概率，也是不能接受的。
磷酸鐵鋰離子電池在高溫下的穩定性，可達390℃以上，保證了電池內在的高安全性，不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而萌生爆炸或燃燒，可以輕松通過針剌試驗。這一安全性特點，對中國還處于幼稚期的新能源汽車產業來說，是最適宜的。
四、從中國新能源汽車使用對象的消費特點和習慣來看，三元鋰電并不適合做中國新能源汽車動力電池。
特斯拉被稱為富人的玩具，裝配電池容量設計續航里程為400KM，但大多時候，實際運行也就200KM左右，屬淺充淺放，因而循環壽命有所保障。但中國新能源汽車大多用于公交、政府公務、專用車和居民乘用車，其使用特點是，每天大多有固定線路和頻次要求，屬深充深放，三元鋰電在DOD95%以上的條件下，容量衰減速度很快，循環壽命僅為磷酸鐵鋰離子電池的一半不到。
新能源汽車均勻使用8年以上，動力鋰離子電池如果處于深充深放的條件下，維持80%以上的容量，三元鋰電使用壽命將不到三年，而磷酸鐵鋰離子電池基本可以滿足8年的使用要求。
在目前國家相關補貼政策的條件下，首次購買新能源汽車有政府相應補貼，但二次采購電池并無補貼。三元鋰離子電池在新能源汽車使用周期內，需要更換兩次電池，將極大增加使用者的經濟負擔，而不會為終端使用者所接受。
如果三元鋰電要獲得與磷酸鐵鋰一樣的使用壽命，其只能淺充淺放，需增加至少50%以上的電池容量。如此，其能量密度較高的優點將喪失，體積將比同性能磷酸鐵鋰離子電池大，電池重量也會更重，其價格更是遠高于磷酸鐵鋰離子電池。
2011年5月，裝配了韓國LG化學三元動力鋰離子電池的美國通用最經典混合動力汽車沃藍達，在美國進行碰撞探測。第二次探測發生了濃煙和明火，第三次探測七天后發生了自燃，因此受到美國國家公路交通安全管理局NHTSA的調查，加上投入市場僅一年的近6000臺沃藍達，因批量出現電池容量衰減至80%以下而大量召回。LG化學作為全球三元鋰電的領導者，其加工的三元鋰電的安全性和容量保持率尚且如此，正說明了三元鋰電事實上并不適合裝配于新能源汽車。
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