动力电池作为新能源汽车的动力来源,是三电系统中最重要的一环。我们把锂电池分为动力电池和储能电池,那他们有什么区别吗?动力电池又是如何生产出来的呢?
动力电池和储能电池
储能电池用作储能,动力电池提供驱动能量。其实,每一个型号的电池会生产4个版本,也叫高低配,最高配的电池单节容量最大,但是考虑到成本,通常不会把最高配型号用作动力电池,只选择用中配作为动力电池,低配的用作储能电池。
除了电池容量的差别,动力电池对一致性的要求很高。影响动力电池一致性的因素有很多,比如容量、阻抗、电极的电气特性、温度特性、衰变速度等。以上因素不一致,将直接影响运行中输出电参数的差异。
动力电池组是一个整体,各组电池必须相互配合。动力电池是汽车的能量来源,出厂前要经过好多次高温高压测试,才能确保电池的一致性。而储能电池显然做不到这一点。
上游:高镍成为主流
上游涉及生产电池的所有原材料,包括锂、镍、钴、锰和石墨,这些资源主要用于生产正极材料、负极材料以及电解液。
根据镍钴锰三种材料的配比,我们可以分为532电池、631电池、811电池,为了降低成本,高镍电池是主流。
三元材料中除了钛酸锂是白色的,其他三元材料都是黑色的。并且所谓的三元材料都是化合物,通过对各种矿石材料的开采、加工和冶炼等环节形成的。
负极材料一般都是石墨,因为石墨的耐高温性,导电性,导热性都比较好,化学性能稳定,而且可塑性很好,所以石墨广泛应用到锂电池的生产环节。从加工工艺来讲,石墨没有毛刺,更容易抛光和研磨,重量更轻,大大提高了电池的轻量化。
中游:2019年21700电池会大规模普及
中游包括极耳、电解液以及电芯的生产等环节,其中最重要的就是电芯的生产。
隔膜和极耳
隔膜的主要作用是把电池的正负极分隔开,防止两极接触而短路,此外还有使电解质离子通过的功能。隔膜是锂电池四大关键材料中技术壁垒最高的材料,也是毛利率最高的材料。如今国内隔膜技术已经取得突破,国产化产品替代进口趋势明显。
极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,通俗的说电池正负两极的耳朵,是进行充放电时的接触点。这个接触点并不是我们看到的电池外表的那个铜片,而是电池内部的一种连接。
极耳分为三种材料,电池的正极使用铝(Al)材料,负极使用镍(Ni)材料,负极也有铜镀镍(Ni—Cu)材料,它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。
电解液
电解液充当正负极材料之间锂离子流动的介质,对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。目前最常见的电解液以六氟磷酸锂作为电解质,该化学物质占电解液成本的一半。
18650电池和21700电池
18650是目前使用最广泛的的电池,18代表直径,65代表长度,最后的0代表圆柱形电池。但是18650能量密度受限,为了增大电池容量,就衍生出来另一种型号21700,由特斯拉首次应用在纯电动汽车上。
采用21700后,电池节数必将大幅减少,也降低了系统管理难度,同时电池包采用的金属结构件及导电连接件等配件也将减少,特斯拉的Pack成本占总成本的24%,预计电池包成本降幅较为可观,同时电池数量减少1/3。
下游:轻量化之路任重道远
下游动力电池Pack就生产出来了,在目前能量密度受限的条件下,要增加电池容量,必须往上推电池,如此一来动力电池体积就会增大。目前一直在对纯电动汽车的轻量化进行优化,但是电池的质量依然偏重。
车说新能源总结:虽然电池成本下降了很多,但是就动力电池价格所占整车价格比例来讲,动力电池依然很贵。随着21700电芯被广泛使用,动力电池成本会进一步下降,明年电池的能量密度会再上一个台阶。