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外媒:磷酸鐵鋰電池再次復興,中國電池企業走在行業前列

2021-12-07 10:02:44 車東西

今年鬧得沸沸揚揚的美國最大的電動汽車自燃事件似乎在LG賠償通用19億美元(約合人民幣121億元)之后已經平息下來,但電動汽車的自燃事件依舊時不時會出現在公眾視野當中。

而這也將電池安全擺到了臺面上。

目前市場上電動汽車的動力電池主要有三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池。過去各大車企在電動汽車的賽道上,對高能量密度與提供更長的續航里程的三元鋰電池趨之若鶩,卻忽視了這種電池可能存在的起火風險。拿通用來說,自燃風波中所涉及到的14萬輛電動雪佛蘭Bolt所使用的三元鋰電池可提供超過250英里(約合402公里)的續航里程和138Wh/kg的能量密度,但存在著火的風險。

而磷酸鐵鋰電池則在成本、穩定性與安全性上都更好,但因能量密度較低,所能提供的續航里程也較短,因此在十幾年前就有人認為磷酸鐵鋰電池將會被市場所拋棄。

但近幾年三元鋰電池自燃事件頻發,市場又重新將目光轉回了磷酸鐵鋰電池。而中國的電池制造商們則恰好踩在了這一風口上。

彭博社日前發布了一篇深度報道,稱中國現在在推動雙碳減排的過程中,憑借更為保守、穩定的電池技術以及行之有效的產業政策已經在全球汽車電池的競爭中搶先一步。以下為該報道全文編譯,在不改變原意的前提下,車東西略有刪改。

一、電池安全至上 磷酸鐵鋰再次復興

相較于推出尖端技術,中國的電池制造商們更專注于讓電池更安全的命題。

目前走在電池技術前沿的韓國推出的前沿汽車電池是包含不同比例的鎳鈷錳的三元鋰電池,但這些電池的缺點也很明顯——不夠安全,并且容易發熱燃燒。此外,鈷等材料價格昂貴且難以采購,從長遠來看也不符合可持續發展的要求。

而另一種較老的電池配方則是由鋰、鐵和磷酸鹽組成的磷酸鐵鋰電池。這些材料制造的電池體積大但更為安全。

十多年前,有分析師曾預測磷酸鐵鋰電池即將消亡。因為磷酸鐵鋰電池雖然比其他替代品更便宜、更安全,但是它們體積大、電壓低,無法滿足消費者對更長的續航里程的需求。

而三元鋰電池在理論上則可以解決這些問題。于是不少電池制造商轉向加大電池中的鎳含量的道路以實現電池更長續航與更高的能量密度。在三元鋰電池的市場蜜月期時,不少人還預測,到2018年三元鋰電池將會占據整個市場的四分之三。

但那沒有發生。相反,三元鋰電池的成本居高不下,并且接連出現了因為過度充電和過度使用而起火的情況。

即使現實已經狠狠打臉,但很多大型電池制造商一直不愿承認兼顧成本、高續航、高能量密度與安全的三元鋰電池技術現在只是紙上談兵。于是不少電池制造商在沒有充分評估如何融資、研發的情況下,依舊繼續沿著三元鋰電池的方向行進。

但三元鋰電池似乎已經慢慢在失寵,并且與此同時中國的電池制造商們則帶著磷酸鐵鋰電池卷土重來。

現在包括特斯拉公司在內的許多車企都已經開始轉用中國電池制造商比亞迪、寧德時代們提供的磷酸鐵鋰電池——基于之前擁有數十年歷史的舊磷酸鐵鋰電池的改進版。

這項電池技術更加保守,也更加安全,并且還將在數以百萬計的電動汽車上量產,其中也包括大眾汽車和現代汽車公司的電動汽車。

二、成本更低 磷酸鐵鋰市場份額超三元鋰

根據麥肯錫的分析,三元鋰電池相對于其原材料的價格要高得多,其溢價接近80%,這也帶來了更高的生產成本。而比亞迪等公司推出的磷酸鐵鋰電池技術則能夠將成本降低約20%。

▲中國的磷酸鐵鋰電池目前具有成本優勢

除此之外,磷酸鐵鋰電池還有一個關鍵的安全優勢:如果其中一個電池出現故障,其產生的熱量也遠低于三元鋰電池。在大多數熱失控情況下(當電池內的溫度開始加速時),磷酸鐵鋰電池只會冒煙并不會著火,因為它們更加穩定。

2020年3月,比亞迪推出了刀片電池,整個電池更薄更輕,能量密度達到了140Wh/kg。一般來說,舊款的磷酸鐵鋰電池的能量密度為100Wh/kg,富鎳三元鋰電池的能量密度則超過200Wh/kg。可以說,這款刀片電池在推進磷酸鐵鋰電池能量密度方面已經邁出了不小的一步。

在電池安全方面,中國的這些電池制造商們也不敢怠慢。比亞迪聲稱,刀片電池通過了諸如被擠壓、彎曲、在爐中加熱到300°C并過度充電260%的極端測試條件——這這些測試條件下,刀片電池均沒有起火或爆炸。另一邊比亞迪的勁敵寧德時代也將研發重點放在安全性上,使用航空級材料,開發更耐短路的高穩定性電池。

除此之外,中國當局的政策引導也頗具前瞻性。2016年中國電動汽車動力電池白名單,進入名單的均為中國電池企業——此舉有效壓制了三星SDI和LG化學等韓國三元鋰電池制造商。事實也證明了三元鋰電池的安全性的確遠不如磷酸鐵鋰電池——2018年至2020年,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池所導致的電動汽車安全事故的比例約為60%和11%。

據彭博新能源財經報道,今年磷酸鐵鋰電池的市場份額自2019年以來首次超過三元鋰電池。電動汽車領頭羊特斯拉將在Model 3標準續航版本全部配備磷酸鐵鋰電池——這也引得其他汽車制造商紛紛效仿。有分析人士預計,未來磷酸鐵鋰電池的市場占比將會進一步擴大。

▲預計磷酸鐵鋰電池將占據最大市場份額(圖中藍色部分為磷酸鐵鋰電池市場份額)

三、污染倒逼市場轉型 國內大力推動電動汽車

中國電動汽車市場起步的契機是發展汽車制造業和其他重工業所產生的巨大的污染問題。

北京在2009年成為全球最大的汽車市場后不久,就開始推行積極的減排計劃——時任科技部部長,被稱為中國電動汽車之父的萬鋼牽頭推進了對污染排放嚴重的車輛進行嚴格的管控工作。

2012年,中國國務院將電動汽車產業列為重點戰略產業,在杭州等城市,消費者購買電動汽車最多可獲得約20000美元(約合人民幣12.74萬元)的補貼。

然而,到2015年整個行業的進展卻停滯不前——市場上劣質的電池和電動汽車大行其道,補貼造假猖獗。到2016年,中國政府至少又花費了126億元人民幣用于新能源汽車補貼,還有數十億來自省市級政府的配套資金。但隨著原材料和新技術的成本不斷增加,制造商們的利潤率隨之下降,而這樣的產品消費者也并不買單。

針對這種情況,當局開始采用胡蘿卜加大棒的監管方式。一方面加大補貼力度,同時每年的市場監管要求也越發嚴格。

在這種產業政策下,中國當局建成了汽車電池這一重要的供應鏈。據瑞銀稱,中國目前占全球電池正極、負極、隔膜和電解質市場的85%。

中國通過對全球電池供應鏈的控制,大大降低了在中國運營的制造商的成本。例如,特斯拉通過在中國運營,能夠將其汽車的購買價格降低30%以上。

四、西方政府依賴市場調節 中國電池產業贏得先機

目前在其他國家,新能源汽車的補貼主要集中在消費者身上,但對于制造商則幾乎沒有經濟激勵措施。同時,自由市場的當局并沒有優先考慮電池安全和電池標準等關鍵問題,而是放任自由市場創新來解決這些問題。

首先在技術上,自由市場的激勵政策似乎也沒有起到應有的作用。2019年,歐盟批準了32億歐元(約合人民幣230.44億元)的國家援助以支持研發電動汽車技術,今年年初又砸了2.9歐元(約合人民幣20.88億元)。但當局只關注投入資金的數額,而非他們資助的技術或項目的類型。

其次,擴大產業規模所需的龐大供應鏈和制造設施也被西方當局忽略了。因此,不少希望在電動市場領跑的車企只能自食其力擴大自己的供應鏈。豐田最近宣布對電池投資137億美元(約合人民幣837.48億元);大眾CEO迪斯也表示,受限于電池供應與工廠產能等因素,大眾的電氣化轉型的壓力正在逐漸增加;寶馬也將電池的訂單提高到超過200億歐元(約合人民幣1275.16億元)。

而韓國和日本,這兩個最初擁有技術領先地位的國家,在電池成本方面暫時敗下了陣來。于是現在越來越多的車企開始高度依賴中國電池供應鏈,并且轉向磷酸鐵鋰電池的懷抱。

結語:中國電池產業將在未來十年保持領先

去年,中國工業和信息化部制定了舊電池組的安全標準。今年,中國已經開始規范電池的回收。隨著電動汽車數量的增加,預計到 2022年將需要回收42萬噸。

雖然中國不是電池技術開拓者,也還沒有拿出世界上最好的電動汽車,甚至還沒有一個具有國際知名度的品牌,但它已經取得了穩步進展。

在當局與中國電池制造私企的良性合作下,未來全球電池產業的十年,中國將會走在前列。




責任編輯: 李穎

標簽:磷酸鐵鋰電池,中國電池企業