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    国产特斯拉降低的底气..

    国产特斯拉降低的底气何在,磷酸铁锂竞技宝|授权网站或是答案
    2020-05-21

    最近电动车行业最引人关注的点莫过于国产特斯拉Model 3即将搭载宁德时代生产的磷酸铁锂动力竞技宝|授权网站。大概不少人都不明白何为磷酸铁锂竞技宝|授权网站,这种竞技宝|授权网站与目前电动车上常用的三元锂离子竞技宝|授权网站有什么区别,而且特斯拉为什么要选择磷酸铁锂竞技宝|授权网站。


    动力竞技宝|授权网站的现状


    动力竞技宝|授权网站领域目前主要有三元锂和磷酸铁锂两大技术路线,两种竞技宝|授权网站的负极材料均是石墨,三元锂竞技宝|授权网站由于其正极材料含有镍钴铝或者镍钴锰所以被叫做三元锂,相应的正极材料里没有钴元素的竞技宝|授权网站被叫做无钴竞技宝|授权网站,其中的代表就是磷酸铁锂竞技宝|授权网站


    早期电动车刚起步时,磷酸铁锂也是行业主流之一,最近几年国家在补贴上偏向长续航里程的车型,因此具有高能量密度优势的三元锂竞技宝|授权网站应用更为广泛。另外,当时电动车刚刚兴起,即便在发达城市,充电桩的数量也极为有限,所以容量更大的三元锂竞技宝|授权网站更受消费者欢迎。


    现如今国家补贴逐年退坡,但消费者肯定不希望车企涨价,这就带来一个问题,竞技宝|授权网站成本并没有降多少,补贴少了价格还不涨,车企就得做赔钱买卖,所以磷酸铁锂竞技宝|授权网站重回主流。有研究数据显示,截至2019年年底,国内三元锂竞技宝|授权网站包的单价为1.05元/Wh;磷酸铁锂竞技宝|授权网站包的单价为0.8元/Wh。这样的差价车企没法拒绝。


    既然磷酸铁锂竞技宝|授权网站在成本方面有着明显优势,为什么此前没有大规模的使用,最核心的原因就是能量密度。前几年市场上的磷酸铁锂竞技宝|授权网站电芯能量密度仅为120Wh/kg左右,而特斯拉Model 3上搭载的21700竞技宝|授权网站电芯能量密度为前者的一倍,所以磷酸铁锂竞技宝|授权网站只在一些入门廉价的电动车上使用,在中高端电动车上是绝对看不到的。


    至于特斯拉计划使用磷酸铁锂竞技宝|授权网站的消息,说到底还是能量密度。因为现如今磷酸铁锂竞技宝|授权网站的能量密度已经有了明显提升。目前宁德时代的竞技宝|授权网站能量密度暂无数据,不过我们拿比亚迪发布的磷酸铁锂竞技宝|授权网站来说,其能量密度已经达到190Wh/kg,基本赶上了主流三元锂竞技宝|授权网站的水平,再考虑到价格优势,车企转而使用磷酸铁锂竞技宝|授权网站是必然选择。


    除了更低的成本,磷酸铁锂竞技宝|授权网站还有一项优势是三元锂竞技宝|授权网站无法比拟的,那就是消费者最关注的安全性。三元锂竞技宝|授权网站由于材料较为活泼且燃点较低,所以耐高温性远不如磷酸铁锂竞技宝|授权网站。磷酸铁锂竞技宝|授权网站热失控温度普遍在500度以上,三元锂竞技宝|授权网站则低于300度,一些高镍比例的三元锂竞技宝|授权网站热失控温度甚至低于200度,所以不难解释为什么搭载三元锂竞技宝|授权网站的车一旦自燃就会燃烧的非常迅速。


    特斯拉为什么要选择磷酸铁锂竞技宝|授权网站


    我们从国家工信部官网上获取了第333批《道路机动车辆生产企业及产品》申报目录信息,其中上海工厂生产的特斯拉Model 3车型搭载磷酸铁锂动力竞技宝|授权网站。早在今年2月,宁德时代便对外宣布已与特斯拉签订量产供货定价协议,特斯拉将向宁德时代采购锂离子动力竞技宝|授权网站。


    除了即将采购宁德时代的磷酸铁锂竞技宝|授权网站外,特斯拉与宁德时代还在共同研发另一款长寿命、低成本竞技宝|授权网站。特斯拉的这款全新竞技宝|授权网站是与宁德时代联合开发,同时还部署了特斯拉和马斯克招募的竞技宝|授权网站专家团队开发的相关技术。在中国推出后,特斯拉还将在包括北美在内的其他市场推出具有更高能量密度和存储容量、成本更低的改进版竞技宝|授权网站。


    那么特斯拉放着好好的三元锂竞技宝|授权网站不用,为何要选择磷酸铁锂竞技宝|授权网站呢。能量密度、成本和安全性都是重要考量。前文我们已经说了,早期电动车没有选择价格更低的磷酸铁锂竞技宝|授权网站而是转向三元锂竞技宝|授权网站,最直接的原因就是能量密度。现在能量密度已经提升到接近三元锂竞技宝|授权网站的水准,同时价格还更低,为什么不用呢?至于安全性,这可是磷酸铁锂竞技宝|授权网站的强项。


    磷酸铁锂竞技宝|授权网站真安全?


    随着电动车的大规模普及,消费者对于电动车的接受程度越来越高,但在这一过程中不断有电动车自燃事故的报道,比如特斯拉Model S近几年来在全球范围内就多次发生自燃,引发了消费者对于新能源汽车可靠性的担忧。磷酸铁锂竞技宝|授权网站纵观这些自然事故发生的主要原因都是竞技宝|授权网站,但是作为电动车自然是离不开竞技宝|授权网站的,那么如何保证动力竞技宝|授权网站的安全性就显得尤为重要。


    磷酸铁锂竞技宝|授权网站是否安全我们可以借助一个实验来说明——针刺实验。我们从国家关于《电动汽车用锂离子动力蓄竞技宝|授权网站安全要求》的征求意见稿可知,所谓的电芯针刺试验是按照GB/T 31485-2015的针刺试验方法,将竞技宝|授权网站充满电,用直径为5-8mm的耐高温钢针,以(25±5)mm/s的速度,从垂直于竞技宝|授权网站极板的方向贯穿,贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心,钢针停留在竞技宝|授权网站中,观察1小时,不起火、不爆炸才算合格。


    对于锂离子竞技宝|授权网站来说,发生自燃大多是内部电芯热失控。所谓热失控简单来讲就是竞技宝|授权网站内部的产热速率远高于散热速率,我们拿去年发生在国内的特斯拉Model S自燃事故来看,事故车竞技宝|授权网站包中的某一个模组电芯出现热失控,随着温度升高然后整个竞技宝|授权网站包就开始燃烧爆炸。


    电芯出现热失控的主因是竞技宝|授权网站内部短路,在短时间内迅速积累大量热能,热量无法排出从而引发竞技宝|授权网站包着火甚至爆炸,而针刺实验目的就是人为刺穿竞技宝|授权网站引发内部短路,观察竞技宝|授权网站在这种情况下还能不能保证状态稳定。


    这里我们借助比亚迪实验室的视频可以很明显看到两种竞技宝|授权网站之间的区别,首先三元锂离子竞技宝|授权网站在钢针刺穿三元锂竞技宝|授权网站使其内部短路后,竞技宝|授权网站内部压力迅速上升,竞技宝|授权网站壳体开始膨胀,内压推开泄压阀。竞技宝|授权网站内部物质一并喷出,直接发生爆炸。比亚迪在做实验时还在竞技宝|授权网站上放了鸡蛋,观察竞技宝|授权网站壳体的温度能不能把鸡蛋煎熟,可惜鸡蛋在竞技宝|授权网站爆炸的过程中被炸飞了。在实验过程中,竞技宝|授权网站外壳温度最高达到420摄氏度。


    上文中我们也提到过,三元锂竞技宝|授权网站的热失控温度低于300度,在竞技宝|授权网站被钢针刺穿导致短路后,竞技宝|授权网站内部温度迅速提升,竞技宝|授权网站正极材料达到分解温度,分解产生大量的游离态氧,进一步促进了内部化学反应进行,随之而来就是竞技宝|授权网站内部压力上升推开泄压阀,泄压阀开启后由于竞技宝|授权网站内部残留的可燃电解液接触到空气中大量氧气,所以最终发生了爆炸。


    同样的实验,磷酸铁锂竞技宝|授权网站面对针刺试验从容不少。从实验结果来看,钢针穿透竞技宝|授权网站后,短路导致竞技宝|授权网站内部压力迅速上升,竞技宝|授权网站外壳鼓胀,随后泄压阀打开,竞技宝|授权网站内部电解液喷出,之后电压开始下降竞技宝|授权网站外壳温度上升,在实验过程中,竞技宝|授权网站外壳温度最高达到239摄氏度,竞技宝|授权网站外壳上放的鸡蛋已经被煎熟了,足以证明实验过程中竞技宝|授权网站外壳温度较高。


    通过实验结果可以看出,普通磷酸铁锂竞技宝|授权网站虽然也出现短路发热,但因为其热失控温度更高,所以竞技宝|授权网站内部发生化学反应的程度并不剧烈,随着压力的提升推开泄压阀泄压,避免了竞技宝|授权网站内部压力过大发生爆炸,在整个实验过程中,竞技宝|授权网站没有发生起火和爆炸,安全性还是值得肯定的。


    磷酸铁锂竞技宝|授权网站会成为行业主流吗


    答案是肯定,磷酸铁锂竞技宝|授权网站会与三元锂竞技宝|授权网站共存。消费者和车企都希望动力竞技宝|授权网站容量大,同时安全,价格还得便宜。尽管磷酸铁锂竞技宝|授权网站包的能量密度已经有了大幅提升,但是与三元锂竞技宝|授权网站还是有一定差距,依照目前充电设施的建设速度来看,消费者对于续航里程的焦虑还在,所以很大一部分车企依旧会选择高能量密度的三元锂竞技宝|授权网站。


    在安全方面毫无疑问是磷酸铁锂竞技宝|授权网站完胜,不过三元锂竞技宝|授权网站也是能够满足日常安全要求的。目前量产车型上的三元锂竞技宝|授权网站虽然其单体安全系数较低,但是车企在隔热、温控以及碰撞防护等方面花费更多精力设计,尽管这些额外的设备一定程度上限制了竞技宝|授权网站包整体能量密度的提升,不过依靠竞技宝|授权网站包安全结构和竞技宝|授权网站管理系统的优化设计还是能保证竞技宝|授权网站在日产使用层面上的安全性,国家也有专门的规定,当锂离子竞技宝|授权网站由于单个电芯热失控而引起热扩散,车辆需要提前5分钟警告用户疏散。


    至于价格便宜,这个确实是磷酸铁锂竞技宝|授权网站的强项,三元锂竞技宝|授权网站完全没有还手之力。除了上述三项以外,磷酸铁锂竞技宝|授权网站循环寿命更长,不过在低温状态下的放电特性却不如三元锂竞技宝|授权网站,另外充电速度也不及后者。


    综合来看,磷酸铁锂竞技宝|授权网站优点在于更低的成本,更高的安全性,以及更长的循环寿命,而三元锂竞技宝|授权网站则胜在更高的能量密度,更好的抗低温性,以及更强的充电性能,两者各有优劣,谁也做不到完全取代对方。两种不同类型的锂离子竞技宝|授权网站应该会有更明确的分工,对于那些追求快充以及长续航的车型,三元锂会是主流选择;而对于价格更加亲民的车型来讲,会更多考虑选择磷酸铁锂竞技宝|授权网站。如此看来,特斯拉在入门级的Model 3上使用磷酸铁锂竞技宝|授权网站就非常合理了。


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