經(jīng)常開(kāi)車(chē)的朋友想必對(duì)燃油標(biāo)號(hào)都已經(jīng)十分了解了，但在即將來(lái)臨的電動(dòng)車(chē)時(shí)代，電池的型號(hào)你又了解多少呢?比較有意思的是，不通電池類(lèi)型的能量密度區(qū)別還是比較大的，也就是說(shuō)同樣的車(chē)換不同的電池就能造出續(xù)航里程不同的版本。但燃油車(chē)不管你加92的油還是98的油，對(duì)續(xù)航的影響都是微乎其微的。所以，今天我們就來(lái)給大家科普一下目前動(dòng)力電池的發(fā)展?fàn)顩r。
在18年以前，市面上的動(dòng)力電池是三元鋰與磷酸鐵鋰平分天下的年代。拿17年來(lái)說(shuō)，三元鋰電池裝機(jī)量為16.04千兆瓦時(shí)，占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為17.97千兆瓦時(shí)，占比為49.29%。但由于現(xiàn)有技術(shù)條件下，磷酸鐵鋰電池能量密度有限，18年開(kāi)始國(guó)家對(duì)小客車(chē)的補(bǔ)貼政策開(kāi)始向三元鋰電池傾斜。所以近年來(lái)新上市的電動(dòng)車(chē)搭載的動(dòng)力電池基本均為三元鋰電池。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)三元鋰電池是一種以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來(lái)穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的鋰電池。而在三元鋰電池中又主要分為NCM與NCA兩種技術(shù)路線。
NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成，每個(gè)字母對(duì)應(yīng)的都是相關(guān)元素的化學(xué)首字母。由于這兩類(lèi)鋰電池能量密度相對(duì)更高，還能夠平衡續(xù)航和穩(wěn)定性，所以它們成為了目前電動(dòng)汽車(chē)電池的首選。
那么NCM與NCA兩種技術(shù)路線哪個(gè)更占優(yōu)勢(shì)呢?
直接說(shuō)結(jié)論，目前這兩種技術(shù)誰(shuí)都沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)來(lái)?yè)舻箤?duì)方，但因國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)等原因，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)大多搭載NCM三元鋰電池。
先來(lái)說(shuō)NCA電池，特斯拉的車(chē)型目前搭載的均為這一類(lèi)型的電池，例如Model 3的21700電池，單體密度已經(jīng)可以做到300Wh/kg。NCA中鎳鈷鋁常見(jiàn)的配比為8:1.5:0.5，鋁的含量非常少，因此可以理解它接近二元材料，以鋁(過(guò)渡金屬)代替錳，是將鎳鈷錳酸鋰通過(guò)離子摻雜和表面包覆進(jìn)行改性，離子摻雜可以增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性，提高材料的循環(huán)性能。但是在制作過(guò)程中，由于Al為兩性金屬，不易沉淀，因此NCA材料制作工藝上存在門(mén)檻。
鎳鈷鋁電池，對(duì)制作工藝要求高且成本高，但鋁可以起到提高電池循環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性的作用，搭配在三元體系中，鎳含量可以得到一定提升，從而實(shí)現(xiàn)更高的電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結(jié)構(gòu)較鎳鈷錳不穩(wěn)定，容易在較高溫度的情況下，發(fā)生崩塌導(dǎo)致熱失控，且pH 值過(guò)高易使單體脹氣，進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)。
由于NCA材料的技術(shù)壁壘高，目前產(chǎn)能主要集中在日韓，我國(guó)量產(chǎn)較少。主要供應(yīng)商有住友金屬(Sumitomo)、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社和戶(hù)田化學(xué)(Toda)，韓國(guó)的Ecopro和GSEM也有少量產(chǎn)品銷(xiāo)售。其中，Toda主要供應(yīng)日本AESC和韓國(guó)LGC，Sumitomo主要供應(yīng)松下和PEVE，韓國(guó)的Ecopro對(duì)應(yīng)客戶(hù)為SDI。
而關(guān)注電動(dòng)車(chē)的朋友可能會(huì)對(duì)“811電池”有所耳聞。這個(gè)811其實(shí)就是屬于NCM技術(shù)路線的，就是指NCM三元鋰電池中鎳、鈷、錳三種元素所占的比例為8:1:1。按照鎳鈷錳三者含量的不同，NCM常見(jiàn)的型號(hào)有NCM523、NCM622、NCM811等。其中大多數(shù)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車(chē)目前都使用的是523或者622型號(hào)的NCM電池。而目前NCM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)就是去鈷并提高鎳，例如最新的811電池就是這個(gè)趨勢(shì)。
目前我國(guó)的寧德時(shí)代已經(jīng)從去年年底開(kāi)始量產(chǎn)NCM 811電池，像蔚來(lái)ES6和廣汽新能源Aion S目前已經(jīng)搭載了這一電池。它的單體能量密度可以達(dá)到250Wh/kg。但由于鎳鈷錳電池內(nèi)的錳元素較難穩(wěn)定更多的鎳，導(dǎo)致目前鎳鈷錳體系能量密度稍低，所以目前續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池，且正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。在遇到高溫、外力沖擊等情況時(shí)，高鎳電池會(huì)存在安全隱患。而且高鎳電池充電時(shí)產(chǎn)氣會(huì)導(dǎo)致電池鼓脹也是一個(gè)待解的問(wèn)題。
但不管是NCM還是NCA，都是為了解決LiNiO2的穩(wěn)定性問(wèn)題，Mn和Al都是不發(fā)揮容量的，類(lèi)似的支撐作用，穩(wěn)定性更好。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是說(shuō)鎳越高能量密度就會(huì)越大，但就會(huì)越不穩(wěn)定。所以三元鋰電池的電動(dòng)車(chē)溫控系統(tǒng)和軟件防護(hù)系統(tǒng)都是較為重要的，是保障電池安全的關(guān)鍵。
至于安全問(wèn)題其實(shí)大家也不必過(guò)多擔(dān)心，可以這么說(shuō)只要是電池就會(huì)存在安全隱患，但隨著防護(hù)技術(shù)和封裝技術(shù)的提升，如今的電池包安全性已經(jīng)十分成熟。
所以在現(xiàn)有電池技術(shù)沒(méi)有較大突破之前，NCA與NCM其實(shí)并沒(méi)有一方具有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，高鎳的三元鋰電池仍是行業(yè)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞： 特斯拉是使用什么電池
