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淺談動力鋰離子電池技術的三個矛盾關系
發布時間： 2021-08-12
2015年新能源車形勢一片大好，年底之際很多機構預測2016年將有望實現70萬輛的產銷目標，從今朝公布的2016年前11個月的數據來看，這個目標基本不可能實現，而且差額不小。
這種差距的緣由同騙補核查，電池體系之爭，電池推薦目錄，整車目錄重新申請，新能源車補貼政策修訂等一系列事件息息相關。其實辯證地理解這種變化對行業發展是良性的，整體來看有利于整個行業的健康發展。
在動力方向，最近影響比較大的兩個事情是8GWh的產量要求和新能源車按能量密度(115Wh/kg為分水嶺)補貼的傳說，以至于大家交流技術，見面就談能量密度，就談產量計劃，做磷酸鐵鋰材料和電池的人很是不滿，為甚么受傷的輪到了我。
拋開路線，能量密度的提升是方向和目標，畢竟2020年300Wh/kg的指標已經在紙面上(個人認為350Wh/kg的目標是過激行為，產業化真的不是單單靠努力能實現的)。但在唯能量密度論的論調下，要辯證地辨析以下三個矛盾關系：
1.能量密度與安全問題的辯證關系
這里簡單的繪制一個Rogenplot，從中可以看出電池的能量密度是由正極材料決定的，而這些材料電池廠都能拿到樣品或產品，所以單從能量密度上說大家都能做到，無所謂誰高誰低，只能說誰膽子更大。安全性問題在這里的權重是多少?是不是真的是第一位的。
這個命題仿佛與年初的三元-LFp路線之爭遙相呼應，年初否定之，年末力捧之，三元電池的遭遇可謂跌宕。但從技術的角度實在是有一個很大的啟示：能量密度的提高是基于安全問題為前提的，不然重新可以把你打回冷宮。
所以，單說能量密度沒什么實際意義，沒有若干前提，這個不有什么新東西。不然我們容易夜郎自大，瞬間自己可以滅敵無數，有君臨天下的錯覺。
2.能量、壽命與充電倍率的辯證關系
從Rogenplot中明確看出，高能量是以犧牲功率為前提的。在目前很多乘用車在宣傳快充(基本在2C)的背景下，能量密度和壽命要做很多的優化和犧牲。下圖是某款在不同充電倍率下的壽命圖，很分明的看出其根本無法支撐1C的充電倍率，這也就很難講所謂的快充性能了。
個人認為高比能量密度電池的使用是針對某些特定客戶：對充電時間不敏感，長續航里程更為急切的范疇。
而在快充范疇，能量密度勢必要做些讓步和妥協，做到能量、壽命和功率的三者平衡。這其實是能夠區分出真正技術能力的一個分支。
3.樣品與產品一致性的辯證關系
可以肯定的說目前國內在高能量密度(200Wh/kg)電池，基本都處于樣品和試產階段，真正量產的鳳毛麟角。之所以這么說是因為年初人所共知的政策導向，致使很多三元電池公司偃旗息鼓了一段時間，而一個電池產品從研發到穩定量產至少要一年時間，基于此才有這貿然結論。
而高比能量的三元電池的一致性從設計角度來說應當更好控制，從部分工序工藝控制來說也是這個道理，但是從溫度、濕度的敏感性上，其要求更高，2-3度的溫差可以導致容量有分明的差異，這就對產品的一致性提出了很大的挑戰。而這沒有幾千只的電池樣本數據是不大可能顯現的。
所以單獨的談能量密度意義不大，容易劍走偏鋒。一定是基于安全可靠，壽命可期，產品一致性有益為前提的。