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磷酸铁锂•三元•钛酸锂——电动客车用户怎么选?

德尔福蓄电池   2017-10-09 01:00:06

刚刚过去的2016年,是客车电池技术路线热闹碰撞的一年:关于磷酸铁锂和三元哪种更适合客车,年初出台 暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录在年底解禁,2017年首批新能源汽车新车型公示,即工信部发布第293批《道路机动车辆生产企业及产品公告》共有5款客车使用三元电池。而在客车行业沸沸扬扬一整年的董明珠(格力)收购银隆过程中,钛酸锂被越来越多的人关注。2017年2月20日,深圳五洲龙客车的母公司京威股份也宣布投资一家钛酸锂电池企业。

  那么,磷酸铁锂、三元、钛酸锂究竟哪种更适合电动客车?请看下面中国客车网的对比分析:

  磷酸铁锂:

  磷酸铁锂电池是指正极材料采用磷酸铁锂,负极材料采用石墨。这种电池热稳定好,安全性高,价格低,循环寿命长,目前广泛应用于电动客车。

  十五期间,科技部电动汽车重点专项起步开始推动中国电动汽车动力电池的研发,当时主要是镍氢电池和锰酸锂电池;到十一五的时候,主要是磷酸铁锂电池,应该说磷酸铁锂电池的发展支撑了十二五电动汽车的发展;到十二五,科技部重点的研发转向了三元锂离子电池,这在一定程度上,引起了三元和磷酸铁锂的技术路线之争。

  正如上文所说,磷酸铁锂由于应用较早,新能源推广前期的一些电池产品良莠不齐,个别品牌的电池衰减严重,已经影响到了用户的正常使用,这些早期数据成为当下其他技术路线的主要竞争依据。不过,现在国内一些优秀企业,比如宁德时代等已经能保证8年的电池寿命。

  此外,由于2016年底之前,更支持波谷充电的慢充式磷酸铁锂,导致一些用户的站场建设和日间运营受到了一定影响,从侧面助推了快充电池的用户好感度。

  但是,磷酸铁锂相对其他技术路线而言,技术较为成熟,测试较为完整,因此,以清华教授欧阳明高和863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬等为代表的众多专家们至今力挺磷酸铁锂应用于大客车,主要是出于对安全性的考虑。

  虽然各种技术路线越来越多样化,但纯电动客车搭载磷酸铁锂还是主流,而且磷酸铁锂在我国动力锂电池产量中目前占比仍高达68%之多。不过,按照《节能与新能源汽车产业发展规划》,到2020年,动力电池模块比能量达到300Wh/kg以上,这个要求对磷酸铁锂压力较大。

  目前,国内客车用磷酸铁锂的厂家主要有比亚迪、宁德时代(CATL)、中航锂电等,宁德时代总裁黄世霖近日接受中国客车网采访时说:宁德时代目前已经完成了10-15分钟快充的磷酸铁锂技术。

  三元锂:

  三元锂电池是指正极材料中,除了锂外,还有镍钴锰,或者镍钴铝三种金属。三元锂电池相对磷酸铁锂的价格要稍微高一些,但它具有能量密度高、循环寿命长、成本低、利于整车轻量化等优点。不过,相比磷酸铁锂电池来说,三元热稳定性稍微差一些,需要电池和整车厂家做好电池的热管理。换句话说,三元电池对厂家的技术要求更高一点。

  从全世界来看,三元电池制造一致性比较突出的是日韩电池企业,这些企业目前都在中国设厂,其中多为合资企业,虽然这几家企业2016年在中国客车市场推广受挫,但国际大型集团公司实力不容小觑。随着电池原材料不断上涨,国内电池企业公认,日韩电池企业的出货价格已远不能覆盖生产成本,那么2017年三元解禁,对国内同行必将造成极大冲击。

  因为三元电池在乘用车方面的应用成绩斐然,目前国内主流动力电池企业也在谋求逐步扩充三元产能。工信部主导制定的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中明确提出,2020年动力电池模块比能量要达到300Wh/kg,三元电池是有潜力达到要求的技术路线,预计未来对三元电池的需求量,将会呈现快速增长态势。

  2016年初工信部暂停三元电池客车列入《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,主要原因还是三元电池产品本身用于客车的安全性开发和验证还不够,其次还包括三元电池的评价体系还不完善。时间过去整整一年,虽然政策解禁,但各个三元厂家的客车安全性开发验证和评价体系是否完备,还需要了解和甄别。

  钛酸锂:

  自从知名企业家董明珠宣布进军新能源汽车行业以来,钛酸锂电池成为整个客车产业链的热词。董明珠终参股的珠海银隆,其核心技术是品牌为银隆钛的钛酸锂电池。

  相对于董明珠青睐钛酸锂的高调表现,2017年2月20日,深圳五洲龙客车的母公司京威股份宣布在宁波投资20亿显得格外安静,但中国客车网还是注意到,宁波京威的主营恰恰是钛酸锂。这意味着,搭载自家生产钛酸锂电池的中国客车企业又多了一家。

  钛酸锂电池是指用钛酸锂代替石墨作为负极材料的锂离子电池,其正极材料可以是磷酸铁锂和三元锂等。钛酸锂电池的循环寿命长,能够实现万次以上的充放电循环,高于普通锂电池。而且钛酸锂快速充电性能非常好,其充电倍率不但达到与磷酸铁锂和三元相当的6C,还能实现电化学超级电容器10C的倍率充电。这从另一方面证明钛酸锂的用途其实非常广泛。

  如果说银隆钛面市时间还不够长,那么从2010年底至今,首倡快充公交的微宏已经有超过3000多套改性钛酸锂电池装配在公交车上,其中在重庆已运营6年,近期抽查证实电池容量衰减不超过7%。

  但是钛酸锂电池有两个很大缺点:能量密度低,而且价格很高。关于能量密度低指标,其实是与续驶里程相对应。也是说,在客车整车体积一定,有效载客量不变的情况下,搭载同样体积的电池,则三元行驶里程长、磷酸铁锂其次,而钛酸锂明显有较大劣势。

  换个角度阐述:由于钛酸锂电池的体积和重量较大,这意味着客车的载客量必然下降。正因为如此,钛酸锂注定只能应用于客车并且采用快充的方式。

  虽然工信部2016年12月30日出台的关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知更多地照顾到了快充电池,但通知里还一两条:设置动力电池能量密度门槛,这个补贴门槛导致钛酸锂只能按充电倍率核算,具体见通知里的下表:

  新能源客车补贴标准。补贴金额=车辆带电量X单位电量补贴标准X调整系数

  (调整系数:系统能量密度/充电倍率/节油水平)

  延伸:

  工信部2016年12月30日出台的关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知,针对动力电池,提出引入动力电池新国标,安全性、循环寿命、充放电性能等指标要求当中,安全性放在了位,循环寿命放到第二,能量密度门槛放到了第四。考虑到中国新能源客车市场对政策的依赖性比较显著,因此用户选择电动客车时要更多的关注占到40%以上成本的电池。

  除了上述磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂之外,当前和未来国内客车电池还将进一步实现多元化,比如即将市场化的燃料电池,比如微宏2013年开始推出的比钛酸锂能量密度更高的多元复合锂电池等等,都将为用户提供更多的选择。

  还有些寒冷地区和火炉城市的用户针对电池耐热性耐寒性的问题提出疑虑,中国客车网此专门采访行业资深工程师,据悉,电池耐热性耐寒性与电池技术路线关联不大,主要是需要电池厂家整包系统定向设计。也是说,针对用户地区气候特性,做出恰当定向设计,能解决特别热或特别冷的问题。

  因此,中国客车网建议用户要针对不同的运营线路,根据其运营特性,比如往返里程、人流量、交通拥堵状况、以及维护成本等方面,做出不同的技术路线选择,并且能提前签订与电池寿命和技术相关联的产品开发质保协议。只有通过全生命周期的整体考虑,才能真正实现科学经济的合理采购。

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