电池专题｜燃料、三元、磷酸铁锂电池，到底谁是未来？-EV之家

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电池专题｜燃料、三元、磷酸铁锂电池，到底谁是未来？

2020-04-14

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盖世汽车

继成为世界第一口罩厂之后，比亚迪又成功推出了刀片电池，这款电池解决了安全性与续航里程之间的矛盾，堪称是动力电池技术的一次革命。

电池界的三国纷争

新能源汽车搭载的电池最主流的有三类，一是磷酸铁锂电池，二是三元锂电池，三是燃料电池。比亚迪的刀片电池，属于磷酸铁锂电池。

最先崛起的王者，磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池价格不高，最大的优点是稳定，安全性高，所以曾经是新能源汽车的搭载首选。但这种电池能量密度较低，简单说，供电量有限，续航里程低。而客户恰恰对”续航里程“格外钟情，所以磷酸铁锂电池的辉煌没能延续。

后来居上的是三元锂电池。同样是比亚迪生产的电池，磷酸铁锂电池的单体能量密度为150Wh/kg，三元锂电池能量密度则达到了200Wh/kg。这就意味着，使用三元锂电池，可以实现更高的续航里程。国家政策对高续航的车型更为倾向，同时消费都也普遍存在对续航里程的焦虑。如果车辆采用传统的磷酸铁锂则会影响续航里程，这样就不容易拿到补贴，车也不好卖。所以三元锂电池一度成为市场的宠儿。包括比亚迪在内的新能源汽车厂，都至少有一部分车型使用了三元锂电池。在去年，以三元锂电池为主导的特斯拉，销量超越比亚迪成为世界第一的电动汽车工厂。

燃料电池昙花一现，但却有不可忽视的潜力。燃料电池最为特殊。前两类电池的功能是储存电，燃料电池的功能是发电。这是一种将燃料与氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置。目前使用最广泛的燃料是氢气。在工作时，燃料和氧化剂由外部供给进行反应，不断释放电能。燃料电池蕴含的能量巨大，动力充沛，续航里程不是问题。关于燃料电池，此前最蹿红的是青年汽车。曾有一则新闻：《水氢发动机河南南阳下线，车辆只需加水即可行驶》。里面的主角是青年汽车集团。所提到的车辆，只需要加水就可以行驰。过程是这样，水转换成氢，氢发电，电驱动汽车行驶。这里的核心是燃料电池。但是，用什么能量把水转换成氢？青年汽车直到走完破产程序也没有说清楚。

燃料电池汽车还没有真正市场化。自2013年到2017年底，全球一共才售出了6475辆氢燃料电池乘用车。2019年1-11月，中国燃料电池汽车销量为1337辆。就算2019年市场不好，这些销量依然可以被忽略不计。燃料电池汽车还面临一个问题，就是没有足够的加氢站。加氢站的建设是燃料电池汽车商业化的关键。

除了以上三大电池，还有一些非主流，也是不可忽视的竞争者。除三大主力之外，特斯拉已着手研发四元锂电池，将来没准还有五元、六元，或者十块钱的电池。同样在三月，韩国三星推出了全固态电池。固态电池一度被视为最适合电动车使用。大众今年推出了搭载固态电池的奥迪PB18 e-tron。除了拥有跑车的速度，这款车还拥有15分钟完成充电的超能力。

横空出世的刀片电池

2020年3月29日，刀片电池的发布会上，王传福公布了刀片电池在针刺测试时的视频。王传福说：因为三元锂电池过不了这个测试，所以国家已经不再将该测试作为电池的强制检验办法。但比亚迪为了追求安全性，还是进行了被称为“珠穆朗玛峰”的针刺测试。测试是这样的，用3-8毫米直径的钢针刺穿电池，从而模拟电池遇到故障或者事故时的短路状态。

在播放的视频的视频中，刀片电池被贯穿之后，没有明火、没有冒烟，甚至温度都没有明显的升高。放置于电池表面的鸡蛋，没有因为受热而有明显的变化。对于刀片电池的原理，比亚迪作出了解释。磷酸铁锂电池的弱点是能量密度低。比亚迪的解决办法是调整组合方式，减少用以支撑的梁、柱，把空间让给真正有储电作用的电芯，使得能量密度更高。刀片电池的体积与能量密度之比比传统磷酸铁锂块状电池提高了50%。汽车的续航里程提高到了600公里。

安全性与续航里程的矛盾

这一对矛盾说来话长，因为能量本身是危险的，能量越大，安全性自然越低。人力车没有危险，但是跑不远。要想跑得远，就要用汽油、氢气……，就可能会燃料、爆炸。既便搭载刀片电池，比亚迪“汉”的续航里程也只有605公里，这是磷酸铁锂电池的天花板。而特斯拉Model S的续航里程为660公里，特斯拉 Roadster的续航里程为1000公里。燃料电池方面，本田的Clarity，续航里程达到750公里。

在续航里程方面，付出这么多努力，磷酸铁锂电池只能勉强与三元锂电池打平。而三元锂电池阵营显然不会止步不前。如果有必要，并不介意再提高一下能量密度。

竞争的另一个焦点是安全性。磷酸铁锂电池有安全优势，并不意味着另两类电池就不安全。特斯拉有一整套电池管理系统，在过充保护（OVP）、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）、过流保护（OCP）这几个环节上都会下不少的功夫。通过外壳保护、及时切断等技术，安全性能也在日益提高。燃料电池需要走的路或许还要更长一些，目前看来技术还不成熟。但就像人类已经适应了“汽油”这么危险的能量源一样，人类也会慢慢习惯氢燃料，核燃料。而其澎湃的动力，是足以碾压储存型电池的。

三类电池各有所长

磷酸铁锂电池胜在安全；三元锂电池胜在能量密度高，续航里程高；燃料电池的巨大优势在于充能迅速，3-5分钟，就可以给车加满氢气。

磷酸铁锂电池的另一个弱点令人担忧，其在低温下的表现不佳。而在中国的广袤北方、欧洲、北美，有太多的地方将会考验着电池的低温运行能力。温度降到-10℃，一块3500mAh的磷酸铁锂电池，承受低于100次的充放电循环之后，电量就会衰减至500mAh，基本就报废了。在北方的冬天，磷酸铁锂电池或许不是最佳的选择。

但磷酸铁锂也有一个致胜的妙招，其对贵重金属的依赖度非常小。如果新能源进一步普及开来，材料供给将会成为新的瓶颈，而仅使用常规材料的磷酸铁锂无疑具有巨大优势。

凭借刀片电池的胜出，比亚迪及旗下的弗迪电池，会有两三年风声水起的好日子。但是电池领域的拼杀并不会结束，会有更多的新技术脱颖而出。从而推动新能源汽车驰骋向前。

点评

在世界范围内，石油和天然气的储量充足，将来石油市场会呈现供大于求的局面。但中国的情况不大一样，中国的石油依靠输入。而随着国力日盛，对能源的需求将进一步扩大。从国家安全的角度考虑，中国不会允许能源命脉过度依赖他人。所以仅中国市场，就可以满足新能源企业的销量。而现在的技术加速迭代，正符合产业和国家战略的需要。