近日,筆者整理出了工信部286批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》公示名單,共有143款純電動(dòng)物流車進(jìn)入新車公示,而搭載三元鋰電池的車型有97款,搭載磷酸鐵鋰電池的車型有31款,其他類型的動(dòng)力電池只有15款車型。
另外,根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,今年前四月份,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池出貨量與去年同期相比,都有所增加。其中,磷酸鐵鋰電池出貨量為2.6Gwh,三元鋰電池出貨量高達(dá)771.51Mwh。
此外,2015年三元材料在專用車的滲透率為61%,需求達(dá)到1.1Gwh;2016年滲透率將會(huì)達(dá)到65%,需求為2.9Gwh;到2020年,滲透率將會(huì)達(dá)到80%,市場需求14.0Gwh。
可以看出,三元材料和磷酸鐵鋰在純電動(dòng)物流車中應(yīng)用中逐漸占主流,而且三元材料的比重將會(huì)越來越大。但是,未來純電動(dòng)物流車到底采用哪種動(dòng)力電池技術(shù)路線,不僅僅看動(dòng)力電池技術(shù)與質(zhì)量,還要看市場需求,以及行政手段等等。
一、為什么三元材料在純電動(dòng)物流車中占主流?
在國內(nèi),在純電動(dòng)物流車方面,運(yùn)用最多的是三元鋰電池技術(shù)路線,其次是磷酸鐵鋰電池。自然同一技術(shù)路線,各類廠家研發(fā)的動(dòng)力電池參數(shù)也不盡相同,比如特斯拉和LG采用三元材料,無論從電池質(zhì)量、續(xù)航里程、循環(huán)壽命、電池組能量密度來講,參數(shù)都有所差異。而有些參數(shù),它是隨著技術(shù)不斷升級(jí),也在不斷變化。所以,很多參數(shù),只是一個(gè)絕對值。
下面我們來對比一下,各類動(dòng)力電池正極材料優(yōu)缺點(diǎn),從而回答為什么三元材料在物流車中占主流的問題。
其一,從圖表可以看出,即使是三元材料安全性不高,大部分物流車企業(yè)會(huì)經(jīng)過綜合考量,還是會(huì)采用三元鋰電池技術(shù)路線,續(xù)航里程高、比容量大使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
其二,對于純電動(dòng)物流車而言,續(xù)航里程的高低,影響著車輛物流作業(yè)狀況與效率。對于純電動(dòng)物流車而言,主要用于“末端物流”配送,城市搬運(yùn)、宅配等市場,要求在一天之內(nèi)能夠保證運(yùn)輸任務(wù),特別是在業(yè)務(wù)量比較繁忙的時(shí)間段,如“雙11”,更需要大的續(xù)航里程。而續(xù)航里程的高低,主要受到電芯數(shù)量多少影響,以及動(dòng)力系統(tǒng)匹配的影響。
其三,目前,國家補(bǔ)貼退坡,地補(bǔ)也不斷在減少,許多地方補(bǔ)貼甚至低到了400元每度電,如江蘇、杭州等地方,有純電動(dòng)物流車運(yùn)營商說,如此低的補(bǔ)貼,沒法玩了。而對于車企來說,尋求性價(jià)比較高的技術(shù)路線也在情理之中,一臺(tái)車,動(dòng)力電池成本是最為高的,而目前許多地方補(bǔ)貼都是企業(yè)墊付,物流車制造技術(shù)也沒有其他車輛要求高。三元鋰電池成本比磷酸鐵鋰電池相對較低,并且技術(shù)要求也沒有磷酸鐵鋰高。這就極大的節(jié)約了社會(huì)資源與制造成本。
其四,磷酸鐵鋰最大的一個(gè)致命弱點(diǎn)就是低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。研究表明,一塊容量為3500mAh的電池,如果在-10℃的環(huán)境中工作,經(jīng)過不到100次的充放電循環(huán),電量將急劇衰減至500mAh,基本就報(bào)廢了。而三元材料的低溫性能比較好,每月衰減1~2%。在低溫狀態(tài)下,衰退比例也沒有磷酸鐵鋰高。
其五,三元材料占主流,很大一部分原因是受到國外車企的影響。外國車企的新能源汽車絕大多數(shù)采用三元鋰電池,型號(hào)多為18650。從286批新車公示中也能看出,絕大部分純電動(dòng)物流車采用18650型號(hào)的三元鋰電池。18650鋰離子電池單節(jié)標(biāo)稱電壓一般為3.6V 或3.7V;最小放電終止電壓一般為2.5~2.75V。常見容量為1200~3300mAh。18650電池但是一致性很好;層疊式電池的容量可以做得較大(20 Ah到60 Ah),單體數(shù)量可以降低,但是一致性差。相比之下,現(xiàn)階段很難投入大量的人力物力與電池供應(yīng)商一起去改善層疊式電池的生產(chǎn)工藝。
第六、電動(dòng)物流車因補(bǔ)貼方案對百公里能耗有嚴(yán)格要求,所以需要整車輕量化,對應(yīng)的鋰電池也需要減輕重量,而三元材料的高比能量密度對電池重量的降低具有優(yōu)勢。
二、部分動(dòng)力電池企業(yè)三元鋰電池參數(shù)對比
以上表格是第一批《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)目錄中生產(chǎn)三元鋰電池的企業(yè)及其參數(shù),這里面只有部分參數(shù),還有許多參數(shù)沒有,如比容量,能量密度、使用壽命、安全性如何、一致性怎樣,都沒有,因此很難評(píng)判誰的電池好,誰的電池不好。但從表格可以看出以下幾點(diǎn):
(一)即使是同一家企業(yè)生產(chǎn)的三元鋰電池,產(chǎn)品參數(shù)也不盡相同,包括型號(hào)、體積、比容量、能量密度。循環(huán)壽命、電壓、電流大小等。
(二)外形尺寸上,因?yàn)槿娦绢愋偷牟煌?,有所差異,同一類型大小也不盡相同。三元電芯有三種類型,一個(gè)是軟包電池,如A123、萬象、多氟多。一個(gè)是圓柱電池,如特斯拉。還有一種是方形硬殼電池,如比亞迪、三星。這三類形態(tài),硬殼的生產(chǎn)成本較高,其次是軟包,最后是圓柱。一種說法認(rèn)為,軟包的安全性較圓柱高,圓柱的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致很難完全解決安全性問題。目前國內(nèi)許多三元電芯軟包技術(shù)應(yīng)用在汽車上。但軟包技術(shù)要求比較高,特別是封裝技術(shù),封裝不好,會(huì)引起鼓起、漏液等問題,導(dǎo)致安全事故發(fā)生。另一種說法是,三元電芯應(yīng)用以方形金屬殼為主。方型金屬殼的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、成組簡單、比能量較高,缺點(diǎn)也很明顯就是散熱效果差。
(三)另外,動(dòng)力電池的參數(shù)主要受到電芯數(shù)量多少影響,電芯數(shù)量的確定需要考慮動(dòng)力系統(tǒng)匹配和汽車?yán)m(xù)航里程要求。
(四)動(dòng)力電池各項(xiàng)技術(shù)性能還有很大提高,除了安全性的改善,動(dòng)力電池能量密度、功率密度、耐受性、循環(huán)充放電次數(shù),使用壽命等性能上的改善。
三、動(dòng)力電池布置
動(dòng)力電池布置需要按照純電動(dòng)物流車車輛底盤情況來布置,需要考慮車身輕量化等,一般在車輛后備箱,根據(jù)純電動(dòng)物流車各種車型而定。比如,廂式物流車和皮卡車就布置就不會(huì)一樣。魏小玲和胡軍給出9點(diǎn)要求,歸納起來是:1.需要考慮動(dòng)力電池布置空間。2.需要承載多少容量的承載體積。3.需要平衡整車載荷。4.要有一定的散熱性能要求。5.需要滿足最小離地間隙、縱向通過角等通過性要求。6.需要滿足人機(jī)續(xù)求。7.必須滿足國家碰撞法規(guī)需求。8.具備一定的密封等級(jí)要求。9.確保高壓用電要求。
另外,動(dòng)力電池布置,還要考慮到駕駛員安全,如果布置在車座下方,一旦電池起火,最新受害的是駕駛員。如果布置在車廂底部,首先殃及的是貨物,駕駛員逃生幾率相對要大。
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