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小鹏G3将推磷酸铁锂版本

近日,工信部对外公示了申报第339批《道路机动车辆生产企业及产品公告》,其中值得注意的是小鹏G3推出换装磷酸铁锂电池的车型。

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其电池供应商为宁德时代,整车重量相比三元锂电池版车型增加30kg,由此看来小鹏已成为三家头部新势力中首位“回归”磷酸铁锂路线的车企。

对于最关键的续航问题,磷酸铁锂版G3的NEDC综合工况续航里程能够达到多少,是否能与目前长续航版车型的520km所持平,这些信息尚不得而知。

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此前国产特斯拉Model 3已将标准续航版车型换装宁德时代磷酸铁锂电池,但是从车主实际反馈来看,在北方寒冷地区,车辆冬季低温环境下的实际续航表现并不是太好。介于此,换装磷酸铁锂电池的小鹏G3相信也会遇到相同的问题。

磷酸铁锂电池和三元锂电池在自身特点上存在显著差异:

电池能量密度:三元里>磷酸铁锂

磷酸铁锂电池(LFP)是用磷酸铁锂作正极材料的锂离子电池,三元锂电池则是一种以镍钴元素作为正极材料,以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池,主要有NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)。

受制于化学特性,磷酸铁锂电池的电压平台低,磷酸铁锂电池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元锂电池电压高,能量密度基本为240Wh/kg。也就是说,在相同电池重量下,三元锂的能量密度是磷酸铁锂材料能量密度的1.7倍。

毫无疑问,在能量密度上三元锂电池优势明显,不过不同“配方”的三元锂电池它的能量密度也会有差异(镍、钴、锰/铝三者不同比例)。

特斯拉使用的21700 NCA三元锂电池电芯的能量密度高达260Wh/kg,是目前的量产电动车里最高的,它的镍钴铝比例为8:1.5:0.5,属于“高镍电池”。

在NCM电池中,按照镍钴锰三者含量的不同,可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811(数字代表镍钴锰的比例)。

按照目前的对电池续航里程的要求,高镍的NCM811是重点突破方向。因为随着镍元素含量的升高,三元正极材料的比容量逐渐升高,电芯的能量密度也会随之提高。

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不过目前磷酸铁锂电池的结构进行优化后,电池的能量密度也是大幅提升了。

安全性:磷酸铁锂>三元锂

磷酸铁锂的热稳定性是目前车用锂电池中最好的,电热峰值大于350℃,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解。

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三元锂电池的热稳定性较差,300℃左右就开始分解,因此对电池管理系统的要求非常高,需要防过温保护装置和电池管理系统来保护电池的安全。所以在高温条件,磷酸铁锂的安全性相对较高。

低温性能:三元锂>磷酸铁锂

冬天电动车续航里程衰减已经是司空见惯了,磷酸铁锂电池的低温性能要劣于三元锂电池。磷酸铁锂电池温度使用下限值-20℃,且低温环境下放电性能差,在0℃ 时的容量保持率约60~70%,-10℃时为40~55%,-20℃时为20~40%。三元锂电池低温温度使用下限值-30℃,低温放电性能好,和磷酸铁锂电池相同低温条件下,冬季时里程衰减不到15%,明显高于磷酸铁锂电池。

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当然,为了避免出现明显的里程衰减现象,大多数车辆现在都有相应的热管理来保证电动车冬季性能。

寿命:磷酸铁锂>三元锂

电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减,一般电动车电池充满后衰减到原有80%电量就代表电池该换了。

 磷酸铁锂电池的完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。也就是说如果每天充放电一次,磷酸铁锂电池也要将近10年才出现明显衰减现象。

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而三元锂电池比磷酸铁锂电池寿命短一些,完全充放电循环大于2000次会开始出现衰减现象,也就是大概在6年的时间,当然通过电池管理和车辆电控系统也可以稍微延长一点电池寿命,但是也只能是稍加延缓。

当然,电动车电池是由多个单体电池串并而成,其工作状态类似木桶效应,一只木桶能盛多少水,并不取决于最长的那块木板,而是取决于最短的那块木板。电池组类似,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。

成本:三元锂>磷酸铁锂

在电池成本上,磷酸铁锂电池也有巨大优势,它没有贵重金属(镍钴金属元素),所以在生产成本上较低。

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三元锂电池使用了镍钴锰多种材料,并且高镍电池的生产需要比较严格的工艺环境,目前成本比较高。

并且经过这几年的开发,作为关键材料锂、钴等金属资源开始吃紧,尤其是金属钴,它的价格一路飞涨,报价在20万元/吨以上。而一吨电解镍的价格,目前也就11万出头。所以也倒逼着电池企业往811路线,提升镍的含量,降低钴的含量,也能带来成本的降低。

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