電車匯消息:前幾天國軒高科公布了單體能量密度為210Wh/kg的磷酸鐵鋰離子電池,假如按照成組效率80%來計算,搭載這塊電池的系統能量密度應該接近170Wh/kg。但實際上,據電車匯統計的新能源汽車推薦目錄信息來看,國軒高科在2020年全年給整車公司配套的磷酸鐵鋰離子電池系統能量密度最高的僅為141．66Wh/kg,并且國軒高科配套的多數磷酸鐵鋰離子電池能量密度都在140Wh/kg左右,基本可以斷定,這就是目前國軒高科電池能夠量產供應給整車公司的最高水平。

與之相對應的是,量產到整車應用的磷酸鐵鋰離子電池能量密度已經兩年沒有明顯變化,三元鋰離子電池也是提升越來越緩慢。而國軒高科此次公布的新電池,采用了此前并未大規模應用的硅負極,這一方法是否徹底解決了電池安全問題,目前還未可知。

電池能量密度已見天花板

電車匯統計了自2019年至今每一批新能源汽車推薦目錄中磷酸鐵鋰離子電池系統能量密度的最大值,數據顯示,2019年第3批目錄申報的車型搭載磷酸鐵鋰離子電池系統能量密度已經到了161．27Wh/kg,到了最新公布的2020年第13批推薦目錄,這一數據還是161．27Wh/kg,并且最大值這一數據期間幾乎沒有變化。

關于新能源汽車而言,阻礙其發展的一大因素就是動力鋰電池,受限于電池的能量密度,電動汽車的續航里程就無法實現跨越式發展。不過這里存在著矛盾點,現階段電池能量密度已接近天花板,每提升一點都困難重重,但也并非不能提高。

過去幾天時間里,國軒高科提出了硅負極材料和預鋰化技術、蔚來的固態電池應用無機預鋰化碳硅負極、智己汽車將搭載上汽與寧德時代共同開發的采用“摻硅補鋰電芯”技術的電池,這些技術都是在提高電池能量密度,而它們無一例外,都是從電池材料本身去解決,往細了說,是電池的負極材料。

正如前面提到的數據,磷酸鐵鋰離子電池能量密度已經兩年沒有提高了,也就是說在現有的材料體系下,磷酸鐵鋰離子電池的能量密度依靠目前的技術水平無法做到更高,三元鋰離子電池也是如此,過去一年時間里,電池能量密度幾乎沒有變化,只能通過其他途徑來解決。

硅負極材料,安全嗎

國軒高科、蔚來汽車、智己汽車都是通過改變電池負極材料來達到提高能量密度的目的。目前動力鋰電池普遍采用的是碳(石墨)為重要材料的負極,其比容量已經接近極限。而硅材料的質量比容量最高可達4200mAh/g,遠大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于負極的材料中理論比容最高的材料。

但是硅材料的問題也十分明顯,硅在電化學反應中體積變化高達320%,遠大于現有的碳材料12%的體積變化,這種嚴重的體積膨脹和收縮,會造成材料結構的破壞,極大影響電池的安全性。

有電池領域的專家向電車匯表示,研究如何解決硅負極材料形變問題的人很多,但是截至目前并沒有很好的方法,在實驗室中的確可以采用干預技術控制硅負極材料的形變在安全范圍之內,但假如要滿足量產電池的需求,完全確保裝載在電動汽車上的電池不出現問題,現在還無法做到。

一個很好的例證是,比亞迪在公布刀片電池之時,公開了針刺試驗的視頻,證明了其安全性,但是近期這幾次公布新電池技術的公司沒有一家公布了類似可以證明電池安全的試驗。

2020年下半年,811電池是熱門詞匯,背后的原因除了不斷刷新電池能量密度的極值外,就是頻繁出現的電動汽車自燃起火事故。關于電動汽車行業而言,每一次這樣的安全事故出現,都會打消一批消費者購買新能源汽車的念頭,也會迎來上級主管部門的嚴肅處理。于是,811電池的火熄滅了。

電動汽車的發展前景是替代掉燃油車,而電池的用途就是滿足續航里程的要求,只要能夠確保安全,同時能夠讓電動汽車有著不低于現有燃油車的續航里程,目的就達到了。無論是210Wh/kg的電池還是1000公里的續航,只有在徹底解決了電池安全問題之后,才真正有價值。