续航,续航,续航……消费者选购电动汽车时,最关注的就是续航性能。这一汽车指标转化到动力锂电池领域,那就是:密度,密度,密度……
现在动力锂电池的能量密度表现如何?
很多公司宣称自己做出了很高能量密度的产品,有的都已经突破300Wh/kg了。但在实验室里的不算,真正量产装车的动力锂电池能量密度,到底什么水平?
对五月份装车动力锂电池能量密度做了分析,并作出了动力锂电池电芯能量密度排行、系统能量密度排行。
微宏动力所生产的三元软包CEF052EA型号电池的单体能量密度最高,达到251.70wh/kg(1C充放测算,本文提及的其他能量密度同样以此标准)。
宁德时代生产的811方形电池ELE8A3,虽然在单体能量密度中不是最高,但是成组后的表现非常好,系统能量密度达到166wh/kg,在系统能量密度中排名第一。
还有什么电芯、动力锂电池系统的能量密度高?有什么规律?从电芯能量密度,到系统能量密度,转化效率变化有怎么样?请看下文分解。
1单体密度排行:三元软包优势明显
论单体,三元软包的优势确实明显。特别是比较质量能量密度时,由于软包电池在结构上采用铝塑膜包装,重量较同等容量的钢壳锂离子电池轻40%,较铝壳锂离子电池轻20%。
五月,微宏动力所生产的CEF052EA型号电池的单体能量密度最高,达到251.70wh/kg。据了解,微宏动力下半年将量产单体能量密度在260Wh/kg的动力锂电池,也是三元软包的电芯。
第2名,捷威动力生产的IXp116/103/306电池能量密度达245.06Wh/kg,这也是一款三元软包电池。根据其规划,捷威的2020年软包电池单体能量密度可达300Wh/kg。
此外,排第4的多氟多pSp12161227-55Ah,同样也是三元软包,单体能量密度239.41Wh/kg。第八、第九都是卡耐新能源的三元软包。
三元软包单体能量密度高,因此也得到很多公司的青睐。此前,承接国家科技部300wh/kg高能量密度重大科技专项目的三家公司——CATL、力神、国轩,都采用三元软包路线,能量密度都达到了300Wh/kg。另外,三元软包路线的支持者还认为,三元软包的安全性更加高,尺寸灵活方便布置,也适合做固态电池。因此,在实际应用当中,也有上升趋势。国际上LG化学,以及被我国远景收购的AESC,也是三元软包的代表。
在单体上,圆柱电池密度同样有优势。在top20中,力神所产的21700(4.0—4.8Ah)不同容量的电池均上榜,排第3、第6、第10,单体能量密度分别为243.33Wh/kg、233.33Wh/kg、225Wh/kg,整体能量密度较高。根据力神电池规划,2022年,单体电芯能量密度提升至350Wh/kg。排第七的横店东磁是圆柱18650电池。
圆柱电池一直被很多人认为是不适合做汽车动力锂电池的。但是由于特斯拉+松下的示范,也成为一条有力的技术路线。特斯拉和松下组合,将电芯从18650升级到21700之后,能量密度再度攀升,但国内公司能跟随的很少,关于这个路线的质疑,又开始流行。
方形呢?排第5、14、15是宁德时代,但只有排第五的ELE8A3是方形811三元电池,这款电池应当会是多家采用宁德时代811电芯的主力型号。排第14位的是三元pHEV电池。第15位的是宁德时代少有的供给轩逸电动的三元软包。
宁德时代一直以方形电池为主
但方形路线仍然是我国主流,以方形为主的宁德时代、比亚迪两家就占我国市场份额的近七成。从整包之后的密度看,效果也不错。
数据来源:《电动汽车观察家》根据整车出厂合格证数计算整理
总体而言,从前几位看,各公司的电池能量密度发展迅速。《汽车产业中长期发展规划》提出的要求:2020年动力锂电池单体能量密度要达到300Wh/kg,无论哪个技术路线,看起来已经完全不是问题,特别是在低倍率充放的条件下。
2系统能量密度:继续受补贴指导上升
动力锂电池系统能量密度与单体能量密度有一定的相关性,但是单体能量密度高并不一定意味着系统能量密度也高。
从电芯密度排前几位的产品看,整组效率方面,还是方形的最佳,圆柱也不错,软包又次之。以宁德时代为例,其单体能量密度仅排名第五,但其产品在系统能量密度排名位居第一。这说明电池系统能量密度也与系统生产公司的技术水平息息相关。
根据2019年新能源汽车补贴政策要求,系统能量密度是获得补贴的硬性指标之一,关于车企来说,动力锂电池系统能量密度的高低更为关键。
根据《电动汽车观察家》统计,五月份,宁德时代、江淮华霆电池系统公司、比亚迪、比克电池以及锂动电源所生产的电池系统能量密度位居前列。
排第1位的传祺AION.S,能量密度166.06Wh/kg,在推荐目录上,其能量密度达到了170Wh/kg,因为其充放电测试的规则较为宽松,在测试时可以更小倍率充放电,因此能放出的电量更大,最终计算的密度也更高。
传祺AION.S
排第2位的江淮iEVS4的电池包,来自华霆电池系统有限公司。这家创始人来自特斯拉的公司,擅长将圆柱电池成组整包,而且跟随者特斯拉采用松下21700电池之后,也用力神21700电池,系统能量密度也非常不错。
排第3的是我国动力锂电池老牌比亚迪。比亚迪三元方形电芯,在电芯层级,能量密度并不突出,但是成组之后,表现突出。比亚迪唐EV600的系统密度161.09Wh/kg。比亚迪已经将新一代电动平台e平台商用,除了唐EV600,秦proEV等车型的能量密度也将达到160wh/kg以上。
比亚迪动力锂电池
五月国内生产的新能源汽车动力锂电池系统能量密度排名
动力锂电池系统生产公司重要分为三类,电芯生产公司、车企以及第三方电池系统公司,目前以电芯公司为主。有15家公司为动力电芯生产商,4家第三方电池系统公司,1家整车公司。
要再次强调,我们采用的是1C充放测算的单体密度和系统密度。在很多电动汽车车主用快充充电的背景下,也许更贴近实用。而按推荐目录登载的系统能量密度,都比这一标准测算的密度高。在2019年政策要求的160Wh/kg可以拿1倍补贴引导下,很多车企还是将系统能量密度做到160Wh/kg以上,而140Wh/kg的0.9倍、125Wh/kg的0.8倍门槛,更是不得不守的。
不过,动力锂电池的能量密度与安全性是相互影响,电池能量密度越高,电池的稳定性就越差。近期,电动汽车自燃事件频发,公司还是要在保障安全性的条件下追求能量密度。