電池追逐能量密度比有風(fēng)險_特斯拉超級電池未必是標桿

特斯拉這兩天再度賺足眼球。外媒報道，特斯拉近日在股東郵件中提供了特斯拉Model 3的電池技術(shù)明細，其中包括目前其電池所采用的原材料配比。

早前，馬斯克宣稱率先被使用到Model 3中的21700鋰電池單體能量密度接近300瓦時/公斤，幾乎是世界上能量密度最高的量產(chǎn)鋰離子電池。特斯拉是否又創(chuàng)下一個世界之最，我們拭目以待。

據(jù)參考消息網(wǎng)5月14日報道，美媒稱，2018年一季度，中國貢獻了全球新能源汽車總銷量的一半左右。特斯拉宣稱，其最新推出的電池能20分鐘充滿電、續(xù)航350公里。中國擁有如此龐大的市場，是否能造出類似的超級電池?我國新能源汽車使用的電池目前尚未稱雄世界，究竟是受限于制造材料還是關(guān)鍵技術(shù)?或者是因為選擇了不同的技術(shù)路線?

挑戰(zhàn)無極限 追逐能量密度比有風(fēng)險

“特斯拉宣稱電池單體能量密度最高為300瓦時/公斤，電池能量密度越高，出現(xiàn)燃燒爆炸的事故幾率就越高。”中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會秘書長張雨說，電池的核心在電池管理系統(tǒng)，雖然特斯拉通過電池系統(tǒng)管理技術(shù)較好地解決了能量密度提升帶來的熱失控問題，而且通過汽車設(shè)計成功地規(guī)避了三元鋰電池循環(huán)壽命短的難題。但如果要進一步提升能量密度，會對電池安全管理提出更大挑戰(zhàn)。

特斯拉宣稱的能量密度最高的鋰離子電池，在業(yè)界專家眼里也并非盡善盡美。

中國工程院院士楊裕生在多個場合強調(diào)，不斷地提高電池的比能量是一條非常危險的路。

此前，中國科協(xié)主席萬鋼曾公開表示，從市場上看，續(xù)駛里程確實是電動汽車技術(shù)進步的重要標志，但它的實現(xiàn)并非是簡單增加車載電池量就能解決。

“電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量就越大，電池能量密度和裝載量決定電動汽車的續(xù)航。過去十幾年間，電池能量密度的提升，主要就是靠電池材料本身的技術(shù)進步及電池中活性物質(zhì)占比的提升來實現(xiàn)?！焙戏蕠幐呖苿恿δ茉从邢?a target="_blank">公司工程研究院副院長楊續(xù)來表示，通過增大電池尺寸降低殼體等輔材的重量，也能達到電池能量密度提升的效果。

對擔負著國家彎道超車使命的新能源產(chǎn)業(yè)而言，動力電池的重要性不言而喻。不少業(yè)內(nèi)人士坦承，動力電池是新能源汽車的心臟，新能源汽車能走多遠，主要取決于動力電池。

值得注意的是，根據(jù)《中國制造2025》動力電池發(fā)展規(guī)劃：到2020年，國產(chǎn)電池能量密度將達到300瓦時/公斤。專家認為，我國在積極推動高比能量電池的發(fā)展，但電池的安全和比能量的關(guān)系問題依然值得研究。

技術(shù)雖有難題 本土企業(yè)也能生產(chǎn)

業(yè)內(nèi)專家表示，不僅是特斯拉的電池系統(tǒng)控制能力，整車設(shè)計也并非大多數(shù)中國車企短期內(nèi)能模仿和超越的。那么，中國本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強勁的三元鋰電池嗎?

在電池的四大主材——正極材料、負極材料、電解液和隔膜中，正極材料不但占到成本的40%，且直接決定電芯的能量密度。根據(jù)正極材料技術(shù)路線，動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰電池三類。

根據(jù)正極材料的構(gòu)成，三元鋰電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。特斯拉此次宣稱的強勁續(xù)航電池屬于三元鋰NCA電池。

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會研究部主任周波表示，NCA的生產(chǎn)工藝條件更為苛刻，制作工藝存在門檻。更重要的是，NCA材料的技術(shù)壁壘也很高，目前產(chǎn)能主要集中在日韓，我國量產(chǎn)較少。

“NCA電池在國內(nèi)也可以做，去年國內(nèi)某重點材料企業(yè)給日本松下供貨1000多噸?！睆堄暾f。

但據(jù)記者了解，國內(nèi)NCA材料及其電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)起步較晚，目前有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn)，還有一些技術(shù)問題需要解決，并沒有形成批量生產(chǎn)及銷售。同時，生產(chǎn)材料受限，國外NCA材料市場主要為住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會社等壟斷。

張雨分析說，NCA電池在中國未能大量生產(chǎn)的深層次原因還在于，由于熱穩(wěn)定性較差導(dǎo)致電池的安全性下降，電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，這需要從電芯設(shè)計、電源系統(tǒng)設(shè)計、電源使用等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計。而從加工角度來說，NCA電池需要純氧環(huán)境、加工成本較高，在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10%以下，這些對國內(nèi)企業(yè)都存在很大挑戰(zhàn)。

基于技術(shù)、成本和補貼的因素，中國主要選擇了NCM路線，但這也并不代表NCA路線沒有新機會。

成本影響市場 特斯拉未必是標桿

盡管中國本土企業(yè)并不是造不出三元鋰電池，但特斯拉挑戰(zhàn)極限的三元鋰電池，并不一定是我國新能源汽車電池研究、生產(chǎn)的唯一目標。

來自中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會的數(shù)據(jù)顯示，從不同電池材料類型來看，2017年1—12月三元鋰電池裝機量為16.04千兆瓦時，占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機量為17.97千兆瓦時，占比為49.29%;錳酸鋰電池裝機量為1.48千兆瓦時，占比為4.06%……

業(yè)內(nèi)人士告訴科技日報記者，在國家政策主導(dǎo)和市場環(huán)境加持下，我國鋰電池技術(shù)路線為磷酸鐵鋰和三元鋰電池并重。然而，即便在三元鋰電池的技術(shù)路線發(fā)展上，國內(nèi)動力電池制造廠家的選擇也有側(cè)重，選擇NCM路線者眾，而鮮有選擇特斯拉使用的NCA路線者。

NCA電池已經(jīng)大規(guī)模、成熟量產(chǎn)，且得到商業(yè)上的驗證;而高能量密度的NCM電池，目前還未大規(guī)模量產(chǎn)。業(yè)界專家表示，兩者性能上比較接近，但高能量密度的NCM價格略便宜。所以，從性價比而言，NCM更符合我國市場。

“從某種意義上來說，其實是磷酸鐵鋰成就了中國的新能源汽車。從成本角度來說，磷酸鐵鋰更占優(yōu)勢，我們預(yù)測將來磷酸鐵鋰電池市場空間應(yīng)該比三元鋰電池更大。”楊續(xù)來告訴科技日報記者，現(xiàn)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢，得益于國家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊?，要求電池能量密度高、續(xù)航里程遠。當然，三元鋰電池擁有更高的比能量和比功率，更符合乘用車的需求，但將來未必一定是市場主流。