钜大LARGE | 点击量：696次 | 2022年06月15日
蔚来汽车公布三元铁锂电池，动力锂电池"混搭"要玩什么花样
近一段时间以来，碳酸锂价格暴涨使得新能源汽车市场未来走向格外引人关注。动力锂电池公司因此承受着巨大压力，上游资源涨价最终也会传导给整车公司。那么，整车公司除了涨价，还有没有别的出路？
不久前，蔚来汽车公布了三元铁锂标准续航电池包（75kWh）。据了解，该电池包采用三元锂和磷酸铁锂电芯混合排布的方式，并应用了新一代CTP技术。有行业分析人士就此指出，蔚来汽车的这一举措打破了三元锂电池和磷酸铁锂电池之间的界限，不失为一种有益的尝试。
面对上游锂资源价格上涨，其他公司也开动脑筋提出对策，锰酸锂和三元锂电池混搭，钠电池和锂电池混搭等多种混搭形式都在研发之中。除了混搭外，天津斯科兰德科技有限公司（以下简称"天津斯科兰德"）总经理李积刚告诉《我国汽车报》记者，磷酸锰铁锂技术路线也是动力锂电池未来发展的出路之一。
混搭之路从此开启
以往电动汽车大多只装配三元锂电池或磷酸铁锂电池，很少见到混搭的现象。蔚来汽车公布三元铁锂标准续航电池包，开启了量产车的动力锂电池混搭之路。
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%
一位业内专家告诉记者，三元锂电池和磷酸铁锂电池电压不同，因此混搭很难保持电池包的一致性。三元锂电池的单体电压为3.6~4.3V，磷酸铁锂电池的单体电压为3.4V，两者之间存在电压差。动力锂电池包对一致性要求较高，电压差成为一致性的障碍。
磷酸铁锂电池有自己的优点，但低温性能差、SoC估算不准的缺点也给混搭带来较大的困难。据介绍，蔚来汽车经过反复摸索，独创的双体系算法为突破瓶颈找到了一条路。蔚来电池系统副总裁曾士哲表示，研发人员根据三元锂电池和磷酸铁锂电池低温特性进行模型化控制，经过多轮标定，有效提升了低温下电池系统的能量使用效率。
在混搭的道路上，蔚来汽车先行一步，其他公司也在努力。我国科学院物理所研究员李泓告诉记者，星恒电源股份有限公司和天目湖先进储能技术研究院有限公司(TIES)携手，共同研发锰酸锂电池和三元锂电池混搭。
据悉，锰酸锂电池的单体电压较高，达到3.9V。电压高意味着电池PACK用较少的电芯即可达到理想指标，从而降低成本。此外，少用电芯后，锰酸锂电池还有体积优势。李泓认为，在上游锂资源持续涨价的心理预期下，锰酸锂电池的低成本优势将越来越明显。
锰酸锂混搭三元锂电池也有难点要攻克。锰酸锂电池的安全性、耐高温性能、循环性都不及磷酸铁锂电池，但锰酸锂混搭三元锂电池也许是一个不错的选择。
CATL的混搭和上述两家公司又不同，是用钠电池和锂电池混搭。前不久，CATL公布了钠电池产品，并且明确表示将和锂电池组成电池包在2023年上市。据CATL研究院副院长黄起森介绍，CATL把钠离子电池和锂电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。这一电池系统解决方法，既弥补了钠离子电池现阶段能量密度低的短板，又发挥出其高功率、低温性能好的优势，可拓展更多应用场景。
磷酸锰铁锂电池的机会
两种不同材料的电池混搭在一起，既要发挥各自的长处，又要克服彼此的缺陷，确实不容易，这是以往动力锂电池很少采用混搭方式的重要原因之一。在李积刚看来，随着技术越来越成熟，磷酸锰铁锂的优势逐步显现出来。
据介绍，1997年，Goodenough课题组发明了磷酸盐正极材料。2009年，天津斯特兰首先采用这一材料体系生产电池，这种4.1V的磷酸锰锂电池用于3C数码产品。尽管磷酸锰锂电池的电压较高，但缺点也很明显，电导率较低，克容量较低，极片加工困难被广为诟病。
2014年，我国开始大规模推广新能源乘用车，政策导向偏向于能量密度，部分公司的目光再次瞄向磷酸锰锂。随着磷酸铁锂的技术得到大幅提高，研发人员把铁锂技术加进来，升级磷酸锰锂电池成磷酸锰铁锂电池。李积刚告诉记者，2019年，天津斯科兰德解决了加工性能等问题，磷酸锰铁锂得以快速产业化。
磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂都是磷酸盐正极材料家族成员，但磷酸锰铁锂称得上是磷酸铁锂的升级版。据李积刚介绍，磷酸锰铁锂理论容量和磷酸铁锂相同，为170mAh/g，但它相有关Li+/Li的电极电势为4.1V，远高于磷酸铁锂的3.4V，且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口。众所周知，高电压意味着PACK中的电芯数量减少，电芯数量减少，成本自然降低。李积刚说："4.1V的高电位使得磷酸锰铁锂电池具有潜在的高能量密度的优点，这是它相有关磷酸铁锂电池的最大优势。"
李积刚进一步解释说，假如磷酸锰铁锂电池的实际容量发挥到和磷酸铁锂电池相同的程度，其能量密度将提高15%，和电压相当的锰酸锂相比，其质量能量密度也可提高25%以上。另外，磷酸锰铁锂电池原料成本低，环境友好，材料的市场前景广阔。
上游资源涨价是推手
动力锂电池混搭背后，原材料涨价是推手。今年八月末，碳酸锂的价格为11.2万元/吨，九月初已涨到13万元/吨，年底有可能达到18万元/吨。我国有色金属工业信息中心、北京安泰科信息股份有限公司高级分析师陈光辉说："多种因素综合用途造成锂资源价格上涨，最重要的因素是新增锂资源的开发跟不上需求的上升，导致上游锂资源价格大幅上涨。"
数据显示，今年前8个月，我国新能源汽车累计产销量分别达到181.3万辆和179.9万辆，同比均上升1.9倍，渗透率已提升至11%左右。陈光辉告诉记者，去年碳酸锂产量上升率约为10%，远不及新能源汽车产销量上升率，这是碳酸锂价格上涨的重要原因。
国际环境及资本推动用途也导致碳酸锂价格大幅上涨。陈光辉说："碳酸锂新增产量跟不上新能源汽车的上升，国际资本嗅到了其中的商机，加上美国推行的货币量化宽松，两种因素结合在一起推动了全球大宗商品价格上涨。"
从历史情况看，经济向好之时，有色金属价格也会进入上升周期。疫情之后，我国经济率先恢复，强劲的市场需求拉动了包括锂资源在内的金属价格上涨。
上游锂资源价格剧烈波动引发各方关注，海通证券的研究部门认为，在本就不足的锂矿供给中，大部分供给被长期协议锁定，不能自由销售。而Pilbara是散单市场上最大的供给方。在制度下，Pilbara对锂精矿的控制力极强。近期价格波动重要是缺矿的小厂或投机资金对价格造成很大的干扰。
长江证券的研究部门认为，近期价格波动反映了澳洲矿山变更矿石定价模式的态度。此前矿石定价模式为根据国内锂盐价格和利润分配比例来定价，最终结果是澳洲锂矿仅仅占到利润的小部分，并且锂矿的供需状态对矿石定价几乎没有影响，矿价仅仅只是跟随锂价波动。制度的引入，意味着矿石的定价开始由供需主导。
在这一行业大背景下，动力锂电池混搭会不会蔚然成风？人们拭目以待。
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