也许会有一些持币待购的消费者徘徊在特斯拉Model 3和比亚迪汉EV之间难以抉择,亦或许有人会认为这两个品牌的产品完全不具备可比性。无论大家的观点如何,特斯拉和比亚迪这两个品牌,近期都因为“磷酸铁锂电池”这一话题被无时不刻地被捆绑到了一起。今天,我们就顺着话题的两端一起往中间捋,看看对于它们而言,磷酸铁锂到底是怎样的一种存在。

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关于国产Model 3的这次降价,特斯拉告诉大家是得益于“先进的软件技术和效能优化”,其实最核心要素就是磷酸铁锂电池相对较低的原材料成本。而且大家一致认为Model 3还有价格继续下调的空间,销路被纷纷看涨。

比亚迪在今年7月全新推出的汉系列车型也掀起了一阵波澜,官方宣称其刚刚上市预定量就突破3万辆,当时汉EV车型的产能远不足以应对,可以肯定的是新上任的“刀片电池”产能不足正是主要影响因素。当然在最近的一个月我们也看到了随着产能逐渐释放,汉的交付量正在相应地攀升。与此同时,比亚迪又在快速布局为宋PLUS EV、2021款唐EV等更多车型搭载这款新型磷酸铁锂电池。结合以上信息,你是否认为磷酸铁锂电池是一款颠覆现有电池技术,未来还将有长远发展的新技术呢?

希望大家不要误解,对于磷酸铁锂,我们还是形容它为“再度出山”。对动力电池发展历程稍有了解的朋友可能会知道,早在二十世纪九十年代初,锂离子电池最初的发明者之一——约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)博士就在原始锂离子(钴酸锂)电池的基础上改进出了磷酸铁锂电池,这种新的正极材料首先解决了化学电池在安全性上的弊端,在其橄榄石结构中氧气很难析出,因而热稳定性较高。同时磷酸铁锂不含任何对人体有害的重金属元素,几种化学原料的成本均相对低廉,再加上充放电效能高、循环寿命长等优势,磷酸铁锂电池可以说是截止目前相对最“成熟稳重”的锂离子电池正极材料。

锂离子电池最初的发明者之一——约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)博士

锂离子电池最初的发明者之一——约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)博士

不过传统磷酸铁锂电池的短板也很明显:首先它没有在能量密度上取得突破,体积过大,电解液用量多。同时由于容量大,电池单体间的一致性也较差。而最为人们诟病的是其低温特性,低温状态下磷酸铁锂正极材料活性降低,使得能够发生移动带来放电电流的锂离子数量下降,最终导致电池的放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特性。简而言之就是冬天相当不抗用,这一点在早期的比亚迪新能源车上体现得较为充分。

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比亚迪算得上磷酸铁锂电池的“老玩家”了,早早进入新能源领域的比亚迪,依托磷酸铁锂电池和商用车互相适配优势,早已形成相当可观的产业规模。而磷酸铁锂在向乘用车发展的进程中,也逐渐显示了其在实际应用中能量密度低、低温环境适应性较差等短板,加上三元锂电池在新能源乘用车领域的迅速崛起,导致了比亚迪在一段时期内将坚持多年的技术路线由磷酸铁锂倒戈至三元锂。

说起三元锂电池的迅速崛起,和特斯拉汽车的发展壮大密切相关。二十一世纪初,加拿大达尔豪斯大学的杰夫·达恩( Jeff Dahn)教授率先发明了可以规模商业化的镍钴锰三元复合正极材料。三元锂电池的出现使整个锂离子电池领域在能量密度上产生了重大突破,这也是一种与乘用车特性非常适配的动力电池。在众多汽车厂商还没有形成统一的动力电池技术路线时期,也正是特斯拉的青睐将三元锂电池带进了主流发展圈。而这位杰夫·达恩教授及其科研团队正是埃隆·马斯克钦定的特斯拉“翰林院”,特斯拉汽车长期为这支科研团队提供大量经费支持,以确保其在电池研发相关领域的领先地位。

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可规模商业化三元锂电池的发明者杰夫·达恩( Jeff Dahn)教授

我们不确定是特斯拉和比亚迪中的谁先动了这个脑筋,在三元锂电池发展得如火如荼的阶段又想出了把磷酸铁锂电池再度请出山。但可以肯定的是在2019年,这两家车企都已实质性地迈出了这一步。对于特斯拉而言,目的很直接——削减成本。正急欲扩张全球市场的特斯拉时时刻刻都在惦记着成本控制,尤其是以外商独资身份进入中国市场后,更加本土化的竞争策略显得势在必行。而原本三元锂电池中钴原料高昂的成本恰恰是特斯拉和其他新能源车企都难以用技术手段突破的障碍。在这一节点上,宁德时代的CTP无模组动力电池包技术提供了很恰当的解决方案。据资料,宁德时代的CTP电池包零部件数量减少40%,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,生产效率提升了50%,同时大幅降低制造成本。由此,也让特斯拉的国产车型由传言中的“无钴化”电池变为了更加实际的磷酸铁锂电池。至于低温特性等短板,在如今更智能化的电池管理系统面前都不是什么难题。

2020年3月,比亚迪高调发布了自主研发的刀片电池,而这其中也并没有让我看到电池化学材料上的巨大革新。说起来大家的思路不谋而合,刀片电池同样也是大幅优化了电芯单体和模组结构的磷酸铁锂电池,能量密度较传统磷酸铁锂电池提高50%以上。以刀片电池为契机,比亚迪开启了宏伟的磷酸铁锂技术路线复兴战略。从比亚迪汉EV到宋PLUS EV、2021款唐EV,再到不久后将升级的秦Pro EV、e系统等车型,磷酸铁锂电池在比亚迪产品阵列的覆盖将越来越全面。而比亚迪动力电池的供应模式也由过去的自家品牌独享转变为全球开放,也许这更为比亚迪所注重。国内电池行业的竞争局势日趋激烈,比亚迪也需要抓住一切机会重拾往日的强势地位。

所以说到底,磷酸铁锂电池对特斯拉而言就是一套有效降低生产成本的供应商方案,刺激销量的重要手段。除了磷酸铁锂电池,只要一切有利于特斯拉全球市场扩张的手段他们都来者不拒。动力电池技术路线对于特斯拉而言,目前还是朝着三元锂技术改良的方向发展,甭管是“无极耳”技术还是进一步提高“镍”的比例。而对比亚迪而言情况则变得严肃,被日益蚕食的市场份额告诉他们必须展开全新的磷酸铁锂技术战略、对外开放电池供应体系、与华为的技术联合等一系列积极动作,以持续增强投资者信心。当然,这个过程中同样需要降低成本,提高销量,磷酸铁锂刀片电池能达成这样的目标,比亚迪更要全面深入地将其布局下去。

今年开始将有多款搭载新电池模组方案的磷酸铁锂车型朝我们驶来,但从整体电池领域而言,磷酸铁锂的化学材料本身已经走入性能特性的瓶颈,这已成定局,三元锂仍处于化学体系的进一步探索时期,发展前景无疑将更加长远。不过话说回来,尽管马斯克在“电池日”上勾勒了他对新型电池的美好愿景,但随之而来的市值大跌也在告诉我们,锂离子电池技术的真正颠覆性时刻还离我们挺远,低门槛的磷酸铁锂技术在现阶段还是拥有相当充足的生存空间。无论什么样技术路线的产品,消费者就盼着能买着实惠,厂商就期待热销,道理其实就是这么简单。

 

■ 邦点评

一点延伸的思考:据了解,无论是磷酸铁锂电池、三元锂电池,包括近期出现的“无钴化”、“石墨烯”等锂离子电池领域的新技术,其基础化学材料的核心技术以及核心专利都没有在中国人手里。十多年前,中国涉及磷酸铁锂业务的成百上千家公司就曾遭遇过专利所有者的索赔,出于国家利益和产业保护,国家专利局将该专利所有者在中国的专利所有权一纸撤销。为此我们更应该思考,虽然中国在电池基础化学材料领域起步较晚而没有先发优势,但研究绕过专利或者收购别人的专利终究不是长远之计。这个时刻更需要通过提前布局,做好打持久战的准备,努力在下一代技术层面实现超越。