钜大LARGE | 点击量：10058次 | 2021年04月16日
磷酸铁锂的18650电池容量最大能达到多少？
最近，比亚迪磷酸铁锰锂的技术被津津乐道。国家知识产权局的专利查询系统中，还能查到一个比亚迪公司注册的专利，将磷酸铁锰锂与石墨烯双剑合璧，看起来颇为厉害。一向后知后觉的笔者，还在网上百度了一下相关的文章
看到这句话时，不禁感叹，电池组容量这个词用的太妙了，让人挑不出毛病了。为何这么说呢，笔者无聊之际，做了一组简单的计算：
磷酸铁锂理论比容量170mAh/g，放电平台3.4V，材料能量密度是578Wh/kg；磷酸锰锂理论比容量为171mAh/g，放电平台4.1V，材料能量密度是701Wh/kg，比前者高21%。从容量上看，两种材料的容量基本类似，差别只是后者有更高的放电电压平台，照此来看，电池的能量密度应该能有20%的提高。当前比亚迪的磷酸铁锂离子电池的能量密度约是130Wh/kg，那么磷酸铁锰锂的电池理所当然的能达到156Wh/kg，谦虚点说，确实能到150Wh/kg。
磷酸铁锂离子电池
那么90Wh/kg的出处呢，笔者看有人评论说这是比亚迪以前的产品参数。乍一看，笔者也这么觉得。但是推敲之后，觉得有点不对劲。除了特斯拉直接使用18650电池以外，一般电动汽车的电池都是将电池成组使用的，也就是常说的Pack。那么按照当前的产品规格，电芯能量密度在130Wh/kg的话，成组后90Wh/kg的能力密度还是靠谱的。因此笔者认为，这90Wh/kg指的是当下比亚迪电池组的能量密度，而后面的150Wh/kg指的是比亚迪新材料电芯的能量密度，只是后面定语省略了。这样的文字游戏之下，让人有能量密度提升了60%的错觉，也会让人感觉使用了新的电芯，续航里程可能有翻倍的新增……
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
这让笔者联想起2007年比亚迪铁电池问世时的情景，旧事不提，虽然技术的包装是可以的，但是偷换概念的炒作就有点让人不大舒服。
尽管如此，比亚迪近些年在知识产权的建树还是值得肯定的。专利数也是国内电池公司中的佼佼者。对国外公司的起诉，敢于应诉甚至胜诉，也让比亚迪在业内名噪一时。以这个新型磷酸铁锰锂的电池技术来说，目前正处于公示阶段，相信很快就能得到授权。这个技术如何，笔者不好妄断。但是笔者还是想以自身粗浅的认识，对这个新材料做一些思考。
首先，笔者想先要弄明白专利是什么？专利就是一个Idea，一个具有新颖性、创造性的、实用性的技术方法。而以笔者的相关经验，配方形式的方法，似乎更容易形成专利。按笔者的平时的一句笑谈：大部分专利和产品之间关系很密切，距离很遥远。保守的讲，一个Idea，在实验室执行成功，就完全可以去申请专利。因此，专利很重要，它代表着方向。目前这个技术处于实验室阶段、中试放大阶段、试生产阶段还是批量生产阶段，除了比亚迪自己，别人无从得知。希望相关产品尽快上市，也让人们一探究竟吧。
其次，在比亚迪的专利里，已经被妖魔化的石墨烯又出现了。似乎加入了石墨烯，电池的各项指标都会提升。笔者说说自己对这种材料的理解。通俗的说，石墨烯作为一种新型的二维材料，其特点是有较大的比表面积。这就意味着，使用这种材料后，发生电化学反应的区域新增了，换言之，可以同时有更多的电解质发生电化学反应，此时从电池表观上看，就是电池能使用更大的电流充放电。也就是电池的功率特性新增了。所以很多使用石墨烯材料的超级电池的报道，最大特点是快速充放电。由于石墨烯比表面积大，相对的，其密度较其他材料也偏低些，我们了解电池的能量密度与材料的压实密度有很大的关系。因此使用石墨烯后，电池的能量密度不仅很难提升，在使用量较大的情况下，其能量密度可能还会有所下降。当然，笔者相信，肯定有技术手段去权衡功率和能量的矛盾，但是从原理来看，石墨烯不是万能的，除了他自身有很多问题要解决以外，它的使用效果，也是一把双刃剑。
再次，这种新材料应该可以对电池性能有所提升。以目前笔者掌握的资料来看，最乐观的估计，可能能量密度可以提升20%左右。进步是必须值得肯定的，但是与市场的要求还是有一定距离的。其实笔者觉得更应该关注的是，加入锰以后，产品的成本是否上升，一致性是否可以保证，循环寿命是否有影响这一类现实的问题，相比那点能量密度而言，可能更为重要。好的材料，要让用户充分体验后，才会觉得好，但是假如因为成本和安全问题，连用的人都没有，这个好的意义何在呢？这就如同一场足球赛，你假如想射门，前提你要先拿到上场的资格才可以。
最后，笔者想谈谈自己对电池的理解。电极材料对电池来说，非常重要。可以说是电池的心脏。但是不是说光有一个好心脏，就可以解决所有的问题呢？想来答案肯定是否定的。电池虽小，五脏俱全。电极材料仅仅是电池的关键材料之一。同时，好的配方，也要有好的工艺去实现。就算单体好了，串并联之后的性能又如何呢？成组的性能很大程度不是单体本身来决定的，而是单体的一致性来决定的。
一天，和一个同事闲聊这个磷酸铁锰锂的前景时，笔者笑谈：能提升多少呢？别说磷酸铁锰锂，就算把铁都换成锰，变成磷酸锰锂，性能也就那样了吧！可能这么说非常武断，但是这种复合材料最好的效果是弥补单一材料的致命缺陷，而很难放大单一材料的优势。
回到文章的原点，比亚迪研发的新磷酸铁锰锂离子电池技术可以将电池组容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水平已经达到三元材料的密度。三元材料之所以成为未来的热门，是未来有望在较低的成本下达到钴酸锂的性能。磷酸铁锰锂能达到的也只是目前三元材料的性能指标。笔者突然觉得这是一个很有趣的提法，有点像《射雕英雄传》里的裘千仞，成天说自己天下第一，但是五绝何时把他当回事过？比较者是现实，被比较者则是未来的方向。笔者YY一下，也许这句比较，也是比亚迪默许了三元材料在未来更加有希望吧。也许有朝一日，比亚迪也会公布自己的三元材料吧。
