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特斯拉的電池能堅持幾年

生活 更新时间:2024-07-20 22:13:48

特斯拉的電池能堅持幾年(特斯拉用的電池)1

經常開車的朋友想必對燃油标号都已經十分了解了,但在即将來臨的電動車時代,電池的型号你又了解多少呢?比較有意思的是,不通電池類型的能量密度區别還是比較大的,也就是說同樣的車換不同的電池就能造出續航裡程不同的版本。但燃油車不管你加92的油還是98的油,對續航的影響都是微乎其微的。所以,今天我們就來給大家科普一下目前動力電池的發展狀況。

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在18年以前,市面上的動力電池是三元锂與磷酸鐵锂平分天下的年代。拿17年來說,三元锂電池裝機量為16.04千兆瓦時,占比為44.01%;磷酸鐵锂電池裝機量為17.97千兆瓦時,占比為49.29%。但由于現有技術條件下,磷酸鐵锂電池能量密度有限,18年開始國家對小客車的補貼政策開始向三元锂電池傾斜。所以近年來新上市的電動車搭載的動力電池基本均為三元锂電池。

特斯拉的電池能堅持幾年(特斯拉用的電池)3

簡單來說三元锂電池是一種以鎳钴元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩定化學架構的锂電池。而在三元锂電池中又主要分為NCM與NCA兩種技術路線。

NCM是指正極材料由鎳钴錳三種材料由一定比例組合而成,而NCA的正極材料是由鎳钴鋁構成,每個字母對應的都是相關元素的化學首字母。由于這兩類锂電池能量密度相對更高,還能夠平衡續航和穩定性,所以它們成為了目前電動汽車電池的首選。

那麼NCM與NCA兩種技術路線哪個更占優勢呢?

直接說結論,目前這兩種技術誰都沒有絕對的優勢來擊倒對方,但因國内生産技術等原因,國産電動汽車大多搭載NCM三元锂電池。

特斯拉的電池能堅持幾年(特斯拉用的電池)4

先來說NCA電池,特斯拉的車型目前搭載的均為這一類型的電池,例如Model 3的21700電池,單體密度已經可以做到300Wh/kg。NCA中鎳钴鋁常見的配比為8:1.5:0.5,鋁的含量非常少,因此可以理解它接近二元材料,以鋁(過渡金屬)代替錳,是将鎳钴錳酸锂通過離子摻雜和表面包覆進行改性,離子摻雜可以增強材料的穩定性,提高材料的循環性能。但是在制作過程中,由于Al為兩性金屬,不易沉澱,因此NCA材料制作工藝上存在門檻。

鎳钴鋁電池,對制作工藝要求高且成本高,但鋁可以起到提高電池循環化學穩定性的作用,搭配在三元體系中,鎳含量可以得到一定提升,從而實現更高的電池能量密度。但是鎳钴鋁晶體結構較鎳钴錳不穩定,容易在較高溫度的情況下,發生崩塌導緻熱失控,且pH 值過高易使單體脹氣,進而引發危險。

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由于NCA材料的技術壁壘高,目前産能主要集中在日韓,我國量産較少。主要供應商有住友金屬(Sumitomo)、日本化學産業株式會社和戶田化學(Toda),韓國的Ecopro和GSEM也有少量産品銷售。其中,Toda主要供應日本AESC和韓國LGC,Sumitomo主要供應松下和PEVE,韓國的Ecopro對應客戶為SDI。

而關注電動車的朋友可能會對“811電池”有所耳聞。這個811其實就是屬于NCM技術路線的,就是指NCM三元锂電池中鎳、钴、錳三種元素所占的比例為8:1:1。按照鎳钴錳三者含量的不同,NCM常見的型号有NCM523、NCM622、NCM811等。其中大多數國産電動車目前都使用的是523或者622型号的NCM電池。而目前NCM技術的發展趨勢就是去钴并提高鎳,例如最新的811電池就是這個趨勢。

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目前我國的甯德時代已經從去年年底開始量産NCM 811電池,像蔚來ES6和廣汽新能源Aion S目前已經搭載了這一電池。它的單體能量密度可以達到250Wh/kg。但由于鎳钴錳電池内的錳元素較難穩定更多的鎳,導緻目前鎳钴錳體系能量密度稍低,所以目前續航表現不如鎳钴鋁電池,且正極材料的熱穩定性就越差。在遇到高溫、外力沖擊等情況時,高鎳電池會存在安全隐患。而且高鎳電池充電時産氣會導緻電池鼓脹也是一個待解的問題。

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但不管是NCM還是NCA,都是為了解決LiNiO2的穩定性問題,Mn和Al都是不發揮容量的,類似的支撐作用,穩定性更好。簡單點說就是說鎳越高能量密度就會越大,但就會越不穩定。所以三元锂電池的電動車溫控系統和軟件防護系統都是較為重要的,是保障電池安全的關鍵。

至于安全問題其實大家也不必過多擔心,可以這麼說隻要是電池就會存在安全隐患,但随着防護技術和封裝技術的提升,如今的電池包安全性已經十分成熟。

所以在現有電池技術沒有較大突破之前,NCA與NCM其實并沒有一方具有壓倒性的優勢,高鎳的三元锂電池仍是行業的發展方向。

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