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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    動力鋰離子電池發展面對著什么挑戰?

    2021-04-26 ryder

    挑戰1、決定電動車前途的不是成本,是效率


    制約純電動車普及的最緊要瓶頸,其實不是續航里程,因為多裝電池,續航里程就高了,像特斯拉那樣;也不是成本,隨著普及程度的提高,成本終究有方法降下來,像亨利福特的流水線之于汽車那樣;決定一項新技術最終能否得到普及的,是效率。


    這里指的不僅是能量轉化效率,這方面純電動是很高的,比傳統內燃機高多了。是使用效率,目前純電動車的比較好的充電水平,也只能做到20分鐘充電80%(續航約莫100-120公里);假設均勻車速是60km/h,也就是說,每開2小時車就要停下來充20分鐘電!實際上,即使到處都是充電樁,你也不大可能隨到隨充,難免要排個隊,假設前面有2輛車,那么你就要等1個小時。這樣的效率,是無法作為日常交通工具使用的!


    所以,在充電一次的行駛里程在200km以下的電動車,倘若不能處理電動車能量快速補充問題,即使充電樁普及了,純電動車也無法完全替代傳統汽車,它也只能作為一種補充,適用于短距離移動。


    處理的途徑:減輕重量,降低能耗;加大電池包能量;加裝增程器;加裝高效太陽能發電板,補充部分能量;更換電池包。


    挑戰2、電動車動力鋰離子電池遭遇低溫充電難


    目前的電動車,特別是電動公交車、電動出租車、私人電動車等大部分使用的是鋰電池。北京、青島、長春、唐山、包頭的新能源汽車示范運行工作,都不同程度遇到了冬季充電困難的問題,使得冬季電動公交車的運力下降,很難保證正常運行。問題分為兩個層面:


    一是低溫環境下電池性能下降,好一點的下降10-15%,差一點的下降35%,這與材料狀態、電池結構、加工工藝、外殼結構、熱管理系統功能有關;


    二是低溫充電容易出現析鋰現象,發生不可逆反應,使得電池容量和能量大幅度下降。嚴重的鋰枝晶會刺穿隔膜,使電池短路,發生安全事故。


    挑戰3、成本:動力鋰離子電池包的成本


    就目前的電池加工技術來說進行電芯成本分解:


    1、100Ah磷酸鐵鋰電池材料成本:


    正極材料0.8kg-100元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、出產費55元,合計300元,相當于:0.938元/Wh;


    2、100Ah三元材料鋰電池的材料成本:


    正極材料0.7kg-100元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、出產費55元,合計300元,相當于:0.834元/Wh;


    3、100Ah錳酸鋰材料電池的材料成本:


    正極材料0.95kg-88元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、出產費55元,合計288元,相當于:0.78元/Wh。


    電芯其它成本內涵:


    設計費、探測費、模具費、開發費;


    材料利用率、原材料采購成本、產品合格率;


    設備折舊費、財務費用、銷售費用、管理費、人員培訓費;


    稅費、職工福利、保險費、公司利潤。


    目前由于批量小,各種費用攤銷后電芯成本就變成2元/Wh以上了。


    電池包的成本:


    技術開發費用。


    電池包有冬季充電加溫系統,有夏天工作時要散熱的系統,有使用中抗振動結構,有下雨天防水結構,有事故中防沖擊結構,有連接的可靠性設計,有BMS可靠性設計。


    系統新增的部件費用。


    電池包有安裝方便性考慮,有維修檢查的方便性結構;


    性能探測費、可靠性考核費;


    設備折舊費、人員培訓費、產品的運輸費;


    財務費用、銷售費用、管理費、稅費、福利費、保險費、公司利潤。


    公司的隱形成本。


    加起來電池包的成本就變成3元/Wh以上了。

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