深評：從電池看新能源車快充走向何方

2018年06月18日 20:39 原創(chuàng) 來源：汽車之家

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3、錳酸鋰電池適用于插電式混動客車

　　錳酸鋰電池具備功率性能、放電倍率性能、低溫性能好，電壓頻率高的特點(diǎn)，且在三元上游原材料瘋漲的態(tài)勢下，錳酸鋰的成本優(yōu)勢正在逐步突顯。但在能量密度、高溫性能等方面仍然需要提升。近年來，錳酸鋰快充電池在插電式混動客車領(lǐng)域占比增長顯著，代表企業(yè)為中信國安盟固利、億鵬新能源、微宏動力。

主要企業(yè)	技術(shù)路線	單體能量密度	裝配車型充電倍率	壽命
盟固利	主要從管理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面來解決，從管理系統(tǒng)輸入解決電池?zé)崾Э貑栴}，到電池安全閥設(shè)計(jì)，再到電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決散熱問題等。	145Wh/kg	3-5C	8000次
億鵬能源	正極主要通過配合鎳酸鋰和改進(jìn)的電解液，實(shí)現(xiàn)快充功能和長壽命；負(fù)極采用多孔碳負(fù)極材料（碳納米管摻雜人造石墨負(fù)極），通過多壁碳管增大其導(dǎo)電性及循環(huán)壽命。	123Wh/kg	3-5C	10000次
微宏動力	采用高容量高功率錳酸鋰正極材料	170Wh/kg	3-5C	7000次

　　然而，錳酸鋰電池在高溫條件下循環(huán)性能欠佳，通過正極摻雜可以改善錳酸鋰電池高溫性能，但改性后的錳酸鋰材料已非“原來的錳酸鋰”了。業(yè)內(nèi)常用“多元復(fù)合材料”，正極采用三元材料和錳酸鋰混合體系，負(fù)極則采用多孔復(fù)合碳，進(jìn)一步提升快充的性能，但安全性仍然需要重點(diǎn)關(guān)注并不斷提升改進(jìn)。

4、鈦酸鋰快充電池適用于純電動客車

　　鈦酸鋰動力電池是以負(fù)極材料命名，正極采用三元材料，以珠海銀隆、微宏動力、天津捷威為典型企業(yè)。從性能來看，鈦酸鋰電池的低溫性能優(yōu)越、安全性和循環(huán)使用性能較好，作為快充電池的倍率性能也得到業(yè)界的肯定。但是鈦酸鋰目前突出的問題有兩點(diǎn)：其一，能量密度相對較低，在政策、市場均要求不斷提升能量密度的壓力下，當(dāng)前鈦酸鋰的市場份額在整個(gè)動力電池市場中占比較低。其二，受高成本的小金屬材料如鈦、鎳、鈷的影響，鈦酸鋰電池成本明顯要高于其他體系。

主要企業(yè)	技術(shù)路線	單體能量密度	裝配車型充電倍率
珠海銀隆	主要采用一次顆粒40-60nm的鈦酸鋰材料，國內(nèi)其他多為150-350nm，一次顆粒越小，電子通過路徑變得更短，因此導(dǎo)電性相對更好，更能實(shí)現(xiàn)大倍率充放電	91Wh/kg	3-5C
微宏動力	改進(jìn)鈦酸鋰材料作為負(fù)極材料，防止電解液于電極之間發(fā)生反應(yīng)，有效地抑制普通鈦酸鋰電池常常遇到的脹氣問題，延長循環(huán)壽命。	85-100Wh/kg	3-5C
天津捷威	生產(chǎn)鈦酸鋰鋰電池的技術(shù)管控高，從工藝設(shè)計(jì)及制作管控上解決鈦酸鋰脹氣問題。	115Wh/kg	6C
制表：汽車之家行業(yè)評論員（據(jù)公開資料整理）

　　鈦酸鋰電池在循環(huán)壽命方面明顯優(yōu)于其他體系快充型電池，這因材料本身特性，即“零應(yīng)變”特性決定。但其劣勢明顯，能量密度較低，能量密度只有三元體系的一半左右。再加之價(jià)格偏高，目前大多是在快充公交上應(yīng)用，后續(xù)亟需尋求更高電壓的正極材料及匹配電解液來解決此缺陷。

5、快充新方向——鈦鈮氧化物負(fù)極材料

　　鈦鈮氧化物是基于鈦酸鋰的基礎(chǔ)上研發(fā)產(chǎn)生的，主要優(yōu)勢在于相對于鈦酸鋰?yán)碚撊萘?75mAh/g，鈦鈮氧化物的理論容量在280mAh/g左右。

　　2017年10月，東芝官方宣布已成功研發(fā)新一代車用鋰離子電池，有望在2019年商用。該電池采用鈦鈮氧化物材料，相對目前三元、磷酸鐵鋰等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)顛覆性進(jìn)步。新電池具備能量密度高、充電效率快等優(yōu)點(diǎn)，只需充電6分鐘就能達(dá)到90%的電量，可行駛320公里。目前鋰電池平均需30分鐘才能充至80%電量。

　　此外，“石墨烯電池”的概念一直比較火熱，但行業(yè)內(nèi)也存在爭議。在鋰電池中應(yīng)用，石墨烯主要做負(fù)極活性材料和導(dǎo)電添加劑。單就快充能力來看，采用石墨烯作為導(dǎo)電劑，或用石墨烯包覆磷酸鐵鋰／三元鋰材料，能達(dá)到較好快充效果。但綜合成本、工藝難度等指標(biāo)來看，仍有很大挑戰(zhàn)性。

三、快充產(chǎn)品市場前景

　　能量密度高，充電快，價(jià)格便宜，這是用戶最期待的理想型動力電池產(chǎn)品。然而“魚與熊掌不可兼得”，在現(xiàn)有的鋰離子電池體系下，倍率性能、能量密度、壽命、安全性、價(jià)格等動力電池最重要的五個(gè)指標(biāo)都固定在比較穩(wěn)定的雷達(dá)圖里面，提高任何一個(gè)指標(biāo)，其他的指標(biāo)相對來說都會受到損失。

快充類型	優(yōu)勢	劣勢
快充	1.充電時(shí)間短 2.運(yùn)營效率高	1.續(xù)航里程短 2.價(jià)格高 3.安全性低 4.循環(huán)壽命短 5.充電設(shè)施要求高
小快充	1.充電時(shí)間適中 2.運(yùn)營效率適中 3.續(xù)航里程適中 4.價(jià)格適中 5.安全性適中 6.循環(huán)壽命適中 7.充電設(shè)施要求適中
慢充	1.續(xù)航里程長 2.價(jià)格低 3.安全性高 4.循環(huán)壽命長 5.充電設(shè)施要求低	1.充電時(shí)間長 2.運(yùn)營效率低
制表：汽車之家行業(yè)評論員

　　目前快充動力電池主要應(yīng)用于新能源客車，因其對城市及受眾單位選擇性強(qiáng)，即有相對財(cái)力支持的城市或單位，比較傾向于快充型電池客車。但從市場發(fā)展?jié)摿砜�，未�?a class="ShuKeyWordLink" target="_blank">乘用車、專用物流車的增速及市場規(guī)模將高于客車，因此未來快充型動力電池的消費(fèi)結(jié)構(gòu)將會向這兩類車型偏移。

　　根據(jù)電池中國數(shù)據(jù)，2017年我國快充客車產(chǎn)量6486輛，電池裝機(jī)量達(dá)597.52MWh，占新能源客車總量的6%。其中，快充客車產(chǎn)品充電倍率最高為6.42C。倍率在3C-5C車型產(chǎn)量為4771輛，電池裝機(jī)量為480.68MWh；倍率在5C-10C車型產(chǎn)量為1715輛，電池裝機(jī)量為116.84MWh。目前快充客車快充倍率主要集中在3C-5C之間。從電池類型來看，2017年快充客車的電池材料主要以鈦酸鋰為主，裝機(jī)量為571.54Mwh，占比95.65%。

　　根據(jù)2017年4種類型動力電池出貨量，1.54GWh錳酸鋰部分用于插電式混動汽車，部分滿足小快充要求，16GWh三元電池汽車部分滿足小快充要求。整體來看，三元快充電池適合乘用車，磷酸鐵鋰、鈦酸鋰等快充電池適合客車，錳酸鋰快充電池適合插電式混動汽車，鈦鈮氧化物或是快充新方向。（文/汽車之家行業(yè)評論員史晨星）