序言

在談?wù)撨@個(gè)話題之前，先問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題：

對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，你認(rèn)為最重要的是什么？

是的，是的，是電池。

我們可以做這樣一個(gè)比喻：

汽車也有“心臟”，燃料汽車的心臟是內(nèi)燃機(jī)，而電動(dòng)汽車的心臟是電池。

“心臟”的質(zhì)量決定了車輛的長(zhǎng)度。

特斯拉作為電動(dòng)汽車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，于2020年1月宣布，中國(guó)版的Model3系列將于今年下半年生產(chǎn)，配備寧德時(shí)代中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池。

看到這個(gè)消息，一定有同學(xué)會(huì)提問(wèn)：

寧德時(shí)代是什么樣的公司？特斯拉能采用它的技術(shù)有多強(qiáng)大？

今天我們來(lái)談?wù)勥@個(gè)。

寧德時(shí)代

寧德時(shí)代是曾玉群在2011年成立的公司，被稱為“中國(guó)電池之王”。

成立6年，晉升為動(dòng)力電池行業(yè)龍頭，2017年銷量居世界第一，2018年迅速登陸a股創(chuàng)業(yè)板，目前市值約4600億元。

到目前為止，中國(guó)、美國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó)的主流汽車公司幾乎已經(jīng)成為寧德時(shí)代的客戶，包括特斯拉、寶馬、大眾、豐田、現(xiàn)代、上汽、威來(lái)等品牌。

要取得如此大的成就，必須有兩把刷子。

寧德時(shí)代有兩種“武器”。除了常見的“磷酸鐵鋰”電池外，它還擁有全行業(yè)領(lǐng)先的秘密武器——三元鋰電池。

這兩種電池有什么區(qū)別？

鋰電池

讓我們先來(lái)了解一下鋰電池。

鋰電池主要分為軟包形、圓柱形、方殼形。

雖然它們的形狀不同，但工作原理是一樣的。

鋰離子電池以碳材料為負(fù)極，通常為石墨；以含鋰化合物為正極，沒(méi)有金屬鋰，只有鋰離子。其工作原理主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的運(yùn)動(dòng)。

具體來(lái)說(shuō)，情況如下：

當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子生成在電池的正極上，鋰離子通過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。作為負(fù)極的碳層結(jié)構(gòu)，它有許多微孔，鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量就越高。

同樣，當(dāng)電池被放電時(shí)，也就是說(shuō)，我們使用電池的過(guò)程。嵌入負(fù)極碳層的鋰離子被去除并移動(dòng)到正極。鋰離子越多，放電容量就越高。

鋰電池爆炸

但之前我們總是看到這樣的消息，說(shuō)某品牌的手機(jī)鋰電池會(huì)爆炸。

原因是什么？

我們知道電池中鋰金屬的化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，是一種易燃物質(zhì)。

一旦與空氣接觸，就會(huì)與空氣中的水發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，瞬間產(chǎn)生大量氫氣，釋放熱能，容易引起燃燒和爆炸。

高中化學(xué)知識(shí)就是這樣一個(gè)方程式：

2Li+2H2O=2LiOH+H2O

現(xiàn)在鋰電池中的鋰經(jīng)過(guò)處理后會(huì)降低活性。鋰電池正負(fù)極之間還有一層金屬薄膜，可以防止電池內(nèi)部短路。

另外，我們使用的電池是密封的，鋰離子根本沒(méi)有機(jī)會(huì)與空氣直接接觸，從而有效保證了電池的安全。

磷酸鋰VV三元鋰電池

磷酸鐵鋰電池是什么，三元鋰電池是什么？

事實(shí)上，它們只是不同的正極材料。因?yàn)椴煌愋偷匿囯姵刎?fù)極是石墨，所以正極材料是不同的。所以用正極材料來(lái)區(qū)分不同類型的鋰電池。

也就是說(shuō)：

磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極，三元鋰電池又稱三元聚合物鋰電池，主要由鎳鈷鋁或鎳鈷錳為正極。

那這兩種電池有什么區(qū)別呢？

簡(jiǎn)單地說(shuō)，磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn)是安全性高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，理論壽命可達(dá)7至8年。但缺點(diǎn)是能量密度低，這意味著耐久性差。

另一方面，三元鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能密度高，意味著耐久性高。但缺點(diǎn)是安全性差，使用壽命差，元素有毒。

三元鋰電池

三元鋰電池的三種正極材料都夾在一起。

然而，由于鈷離子的半徑相對(duì)較大，它們?cè)谝黄饡r(shí)會(huì)留下一個(gè)固定的間隙，讓鋰離子自由進(jìn)出，所以鈷酸鋰相對(duì)穩(wěn)定。

鎳離子的半徑小于鋰離子，因此鎳酸鋰的能量密度會(huì)更高，而且由于其過(guò)于致密，很容易出現(xiàn)陽(yáng)離子混合現(xiàn)象。

因此，三元鋰電池的鎳成分不宜過(guò)高。

此時(shí)，需要添加鈷來(lái)增加電池的穩(wěn)定性，但鈷是一種相對(duì)昂貴的金屬，全球儲(chǔ)備有限。為了降低成本，錳和鋁作為支撐材料，只能降低鈷的含量。

但如果沒(méi)有鈷，穩(wěn)定性會(huì)比較差。

2020年，寧德時(shí)代出現(xiàn)了無(wú)鈷電池，這并不是真正的“無(wú)鈷電池”。它實(shí)際上是一種采用CTP技術(shù)設(shè)計(jì)的磷酸鐵鋰電池。

CTP技術(shù)是將電池放入設(shè)計(jì)好的電池組中，然后按照最佳的排列組合方式組裝成高效的鋰電池。

優(yōu)化的結(jié)果是體積利用率可以提高15%-20%，能量密度可以提高10%-15%。零部件數(shù)量可減少40%，生產(chǎn)效率可提高50%。投入使用后，動(dòng)力電池的制造成本將大大降低。

比亞迪作為寧德時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，于2020年3月發(fā)布了一款刀片電池。

它的本質(zhì)是磷酸鐵鋰電池，但在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所創(chuàng)新。事實(shí)上，它是直接拉長(zhǎng)電池的寬度，使厚度變薄，制成90厘米甚至近1米的超長(zhǎng)電池，即扁平和長(zhǎng)，就像刀片一樣。

這種改造的結(jié)果是體積和能量密度明顯提高，比原來(lái)的電池系統(tǒng)可以提高30%以上。而且節(jié)省了材料和人工成本，預(yù)計(jì)成本會(huì)降低30%，刀片電池會(huì)更薄，所以散熱效果會(huì)更好。

無(wú)論是寧德時(shí)代的CTP技術(shù)，還是比亞迪的刀片電池，磷酸鐵鋰電池的能量密度最終都得到了提高，以達(dá)到三元鋰電池的水平。

同時(shí)，改造后的磷酸鐵鋰電池可滿足400公里以上的續(xù)航里程要求。整個(gè)電池生產(chǎn)的其他材料不需要更換，生產(chǎn)線變化不大，即能量生產(chǎn)快。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，這兩種技術(shù)都是通過(guò)提高生產(chǎn)效率來(lái)降低電池成本的。

最后

如今，新能源汽車和充電裝置已被列入國(guó)家“新基礎(chǔ)設(shè)施”計(jì)劃，毫無(wú)疑問(wèn)，它將迎來(lái)一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的巨大市場(chǎng)。

面對(duì)新能源革命，汽車工業(yè)一直是世界上最大的產(chǎn)業(yè)之一。

未來(lái)，新能源汽車很可能成為國(guó)計(jì)民生的重要支柱產(chǎn)業(yè)，動(dòng)力電池正是新能源汽車的生命之源。

寧德時(shí)代是三元鋰電池領(lǐng)域的老大。

隨著CTP技術(shù)中無(wú)鈷電池的出現(xiàn)，寧德時(shí)代將磷酸鐵鋰電池的成本降低到600元以內(nèi)，而三元鋰電池的成本仍保持在1000元左右。

正是因?yàn)閷幍聲r(shí)代磷酸鐵鋰電池成本的大幅降低，也吸引了渴望提高銷量的特斯拉，兩者一拍即合。新車配備了磷酸鐵鋰電池，預(yù)計(jì)特斯拉新車價(jià)格將進(jìn)一步下跌。

最終受益的還是我們老百姓。