钜大LARGE | 点击量：1220次 | 2021年10月26日
撇去磷酸铁锂？比亚迪宋搭载三元锂离子电池
在新能源汽车电池路线一直高举磷酸铁锂大旗的比亚迪，竟然投向了此前一直“抗拒”的阵营——三元锂离子电池，即将上市的宋或将成为比亚迪首款搭载三元锂离子电池的车型。
工信部八月十四日公布的第72批节能与新能源汽车目录中，比亚迪BYD6460STHEV车型入选，产品名称为插电式混合动力多用途乘用车。从车型信息及图片分析对照可知，这款车就是比亚迪插电式SUV车型宋。
申报图和车展图的比较
根据通告技术参数表，该车的电动汽车储能装置种类为镍钴锰酸锂离子电池，由惠州比亚迪电池有限公司生产。也就是说，比亚迪自主研发生产了三元锂离子电池，并且已经到了应用阶段。而此前，磷酸铁锂一直是比亚迪新能源车型采取的重要电池路线。比亚迪秦、唐、e6等车型均搭载磷酸铁锂离子电池。
此外比亚迪也在研究磷酸铁锂路线下的改进型——磷酸铁锰锂。第四批新能源车型免购置税目录显示，新款比亚迪e6将搭载全新的磷酸铁锰锂离子电池，续航里程从300km提升至400km。
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%
尽管新款e6的电池容量新增了19kWh，但整体电池质量反而减重50kg。通过采用磷酸铁锰锂离子电池替代磷酸铁电池，电池能量密度提升，以“增量不增重”的方式获得续航里程的大幅提升。
目前，主流的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。就能量密度、成本、安全性、热稳定性和循环寿命来看，上述主流正极材料的表现各有千秋，这也导致动力锂离子电池正极材料技术路线出现分化。以特斯拉为代表的公司最早采用三元锂离子电池，里程优势明显。随后北汽新能源、江淮、奇瑞等公司都开始在新车型上应用了三元电池。而比亚迪一直是磷酸铁锂路线的代表者和坚持者，认为磷酸铁锂安全性最好。而如今比亚迪的新车型也开始应用三元锂离子电池，这是比亚迪的一次技术试探，还是彻底的路线转型？
四大电池类型解析
三元材料
三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂离子电池，锂离子电池的正极材料有很多种，重要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，具有容量高、成本低、安全性好等优异特性，其在小型锂电中逐步占据一定的市场份额，并在动力锂电领域具有良好的发展前景。
对锂离子电池而言，钴金属是必不可少的材料。但是金属钴一方面价格高昂，一方面存在毒性，无论技术领先的日韩公司还是国产电池厂商近年来都致力于电池“少钴化”。在这种趋势下，以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成的镍钴锰酸锂三元材料渐渐受到推崇。从化学性质角度出发，三元材料属于过度金属氧化物，电池的能量密度较高。
尽管在三元材料中，钴的用途仍不可缺少，但质量分数通常控制在20%左右，成本显著下降。而且同时兼具钴酸锂和镍酸锂的优点。随着近年来国内外厂商不断加码生产，以三元材料为正极材料的锂离子电池取代商用钴酸锂的趋势已十分明显。
大到电动汽车，小到智能手机、可穿戴设备或者充电宝，这种新型技术都完全适用。特斯拉最早将三元电池应用在电动汽车上，ModelS续航里程能够达到486公里，电池容量达到85kWh，采用了8142个3.4AH的松下18650型电池。工程师将这些电池以砖、片的形式逐一平均分配最终组成一整个电池包，电池包位于车身底板。
从全球范围来看，各方对三元材料的研发生产都在不断推进。在这个过程中，材料性能大幅提升，应用领域也一再拓展。日、韩公司是三元材料电池研发的佼佼者。国内三元材料生产从2005年左右起步，目前也已出现了十多家规模公司。
惊诧！比亚迪三元材料开始应用了，宋或首先搭载新电池
磷酸铁锂
磷酸铁锂作为锂动力锂离子电池材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂离子电池是2005年。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力锂离子电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用，以满足电动汽车频繁充放电的要。
磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。磷酸铁锂离子电池也有其缺点，例如磷酸铁锂正极材料的振实密度较小，等容量的磷酸铁锂离子电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。
由于磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。一般情况下，有关单只电芯(注意是单只而非电池组，有关电池组而言，实测的低温性能可能会略高，这与散热条件有关)而言，其0℃时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，-20℃时为20～40%。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求。当前一些厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升。
电池存在一致性问题。单体磷酸铁锂离子电池寿命目前超过2000次，但电池组的寿命会大打折扣，有可能是500次。因为电池组是由大量单体电池串并而成，其工作状态好比一群人用绳子绑在一起跑步，即使每个人都是短跑健将，假如大家的动作一致性不高，队伍就跑不快，整体速度甚至比跑得最慢的单个选手的速度还要慢。电池组同理，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。
氢燃料动力锂电池
燃料动力锂电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方法。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料动力锂电池只会出现水和热。假如氢是通过可再生能源出现的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不出现有害物质排放的过程。
燃料动力锂电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料动力锂电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。
氢燃料动力锂电池车的工作原理是：将氢气送到燃料动力锂电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的用途，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达燃料动力锂电池阴极板(正极)，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料动力锂电池阴极板，从而在外电路中出现电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水(蒸气)带走，就可以不断地供应电能。燃料动力锂电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比，燃料动力锂电池车能量转化效率高达60~80%，为内燃机的2~3倍。燃料动力锂电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不出现一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢燃料动力锂电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车。
氢燃料动力锂电池车的优势毋庸置疑，劣势也是显而易见。随着科技的进步，曾经困扰氢燃料动力锂电池发展的诸如安全性、氢燃料的贮存技术等问题已经逐步攻克并不断完善，然而成本问题依然是阻碍氢燃料动力锂电池车发展的最大瓶颈。氢燃料动力锂电池的成本是普通汽油机的100倍，这个价格是市场所难以承受的。
锰酸锂
锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力锂离子电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂重要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g，由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性。
如今，传统认为锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点已经有了很大改观(万力新能典型值：123mAh/g，400次，高循环型典型值107mAh/g，2000次)。表面修饰和掺杂能有效改性其电化学性能，表面修饰可有效地抑制锰的溶解和电解液分解。掺杂可有效抑制充放电过程中的Jahn-Teller效应。将表面修饰与掺杂结合无疑能进一步提高材料的电化学性能，相信会成为今后对尖晶石型锰酸锂进行改性研究的方向之一。
