在唯能量密度论调下,浅谈动力电池技术的三个矛盾关系

安富强

2015年新能源车形势一片大好,年底之际很多机构预测2016年将有望实现70万辆的产销目标,从现在发布的2016年前11个月的数据来看,这个目标基本不可能实现,而且差额不小。

这种差距的缘由同骗补核查,电池体系之争,电池推荐目录,整车目录重新申请,新能源车补贴政策修订等一系列事件息息相关。其实辩证地理解这种变化对行业发展是良性的,整体来看有利于整个行业的健康发展。

在动力电池方向,最近影响比较大的两个事情是8GWh的产能要求和新能源车按能量密度(115 Wh/kg为分水岭)补贴的“传说”,以至于大家交流技术,见面就谈能量密度,就谈产能计划,做磷酸铁锂材料和电池的人很是“不满”,为什么“受伤的轮到了我”。

抛开路线,能量密度的提升是方向和目标,毕竟2020年300Wh/kg的指标已经在纸面上(个人认为350 Wh/kg的目标是过激行为,产业化真的不是单单靠努力能实现的)。但在唯“能量密度论”的论调下,需要辩证地辨析以下三个矛盾关系:

1.能量密度与安全问题的辩证关系

这里简单的绘制一个Rogen plot,从中可以看出电池的能量密度是由正极材料决定的,而这些材料电池厂都能拿到样品或产品,所以单从能量密度上说大家都能做到,无所谓谁高谁低,只能说谁“胆子更大”。安全性问题在这里的权重是多少?是否真的是第一位的。

这个命题似乎与年初的“三元-LFP路线之争”遥相呼应,年初否定之,年末力捧之,三元电池的“遭遇”可谓跌宕。但从技术的角度确实是有一个很大的启示:能量密度的提高是基于安全问题为前提的,不然重新可以把你打回“冷宫”。

所以,单说能量密度没什么实际意义,没有若干前提,这个不是什么新东西。不然我们容易夜郎自大,瞬间自己可以灭敌无数,有君临天下的错觉。

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2.能量、寿命与充电倍率的辩证关系

从Rogen plot中明确看出,高能量是以牺牲功率为前提的。在目前很多乘用车在宣传快充(基本在2C)的背景下,能量密度和寿命需要做很多的优化和牺牲。下图是某款18650电池在不同充电倍率下的寿命图,很明显的看出其根本无法支撑1C的充电倍率,这也就很难讲所谓的快充性能了。

个人认为高比能量密度电池的应用是针对某些特定“客户”:对充电时间不敏感,长续航里程更为迫切的领域。

而在快充领域,能量密度势必需要做些妥协和让步,做到能量、寿命和功率的三者平衡。这其实是能够区分出真正技术能力的一个分支。

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3.样品与产品一致性的辩证关系

可以肯定的说目前国内在高能量密度(>200 Wh/kg)电池,基本都处于样品和试产阶段,真正量产的凤毛麟角。之所以这么说是因为年初人所共知的政策导向,致使很多三元电池企业偃旗息鼓了一段时间,而一个电池产品从研发到稳定量产至少需要一年时间,基于此才有这贸然结论。

而高比能量的三元电池的一致性从设计角度来说应该更好控制,从部分工序工艺控制来说也是这个道理,但是从温度、湿度的敏感性上,其要求更高,2-3度的温差可以导致容量有明显的差异,这就对产品的一致性提出了很大的挑战。而这没有几千只的电池样本数据是不大可能显现的。

所以单独的谈能量密度意义不大,容易剑走偏锋。高能量密度电池一定是基于安全可靠,寿命可期,产品一致性有益为前提的。

作者:安富强

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