深评：从电池看新能源车快充走向何方

  日期：2024-09-19 作者: 新闻中心

  锰酸锂电池具备功率性能、放电倍率性能、低温性能好，电压频率高的特点，且在三元上游原材料疯涨的态势下，锰酸锂的成本优势正在慢慢地突显。但在单位体积内的包含的能量、高温性能等方面仍然要提升。近年来，锰酸锂快充电池在插电式混动客车领域占比增长显著，代表企业为中信国安盟固利、亿鹏新能源、微宏动力。

  然而，锰酸锂电池在高温条件下循环性能欠佳，通过正极掺杂能改善锰酸锂电池高温性能，但改性后的锰酸锂材料已非“原来的锰酸锂”了。业内常用“多元复合材料”，正极采用三元材料和锰酸锂混合体系，负极则采用多孔复合碳，逐步提升快充的性能，但安全性仍然要重点关注并不断的提高改进。

  钛酸锂动力电池是以负极材料命名，正极采用三元材料，以珠海银隆、微宏动力、天津捷威为典型企业。从性能来看，钛酸锂电池的低温性能优越、安全性和循环使用性能较好，作为快充电池的倍率性能也得到业界的肯定。但是钛酸锂目前突出的问题有两点：其一，单位体积内的包含的能量相比来说较低，在政策、市场均要求不断的提高单位体积内的包含的能量的压力下，当前钛酸锂的市场占有率在整个动力电池市场中占比较低。其二，受高成本的小金属材料如钛、镍、钴的影响，钛酸锂电池成本明显要高于其他体系。

  主要采用一次颗粒40-60nm的钛酸锂材料，国内其他多为150-350nm，一次颗粒越小，电子通过路径变得更短，因此导电性相对更好，更能实现大倍率充放电

  改进钛酸锂材料作为负极材料，防止电解液于电极之间发生反应，有效地抑制普通钛酸锂电池常常遇到的胀气问题，延长循环寿命。

  生产钛酸锂锂电池的技术管控高，从工艺设计及制作管控上解决钛酸锂胀气问题。

  钛酸锂电池在循环寿命方面明显优于其他体系快充型电池，这因材料本身特性，即“零应变”特性决定。但其劣势明显，单位体积内的包含的能量较低，能量密度只有三元体系的一半左右。再加之价格偏高，目前大多是在快充公交上应用，后续亟需寻求更高电压的正极材料及匹配电解液来解决此缺陷。

  钛铌氧化物是基于钛酸锂的基础上研发产生的，主要优点是相对于钛酸锂理论容量175mAh/g，钛铌氧化物的理论容量在280mAh/g左右。

  2017年10月，东芝官方宣布已成功研发新一代车用锂离子电池，有望在2019年商用。该电池采用钛铌氧化物材料，相对目前三元、磷酸铁锂等技术，实现颠覆性进步。新电池具备单位体积内的包含的能量高、充电效率快等优点，只需要充电6分钟就能达到90%的电量，可行驶320公里。目前锂电池平均需30分钟才能充至80%电量。

  此外，“石墨烯电池”的概念一直比较火热，但行业内也存在争议。在锂电池中应用，石墨烯主要做负极活性材料和导电添加剂。单就快充能力来看，采用石墨烯作为导电剂，或用石墨烯包覆磷酸铁锂／三元锂材料，能达到较好快充效果。但综合成本、工艺难度等指标来看，仍有很大挑战性。

  能量密度高，充电快，价格实惠公道，这是用户最期待的理想型动力电池产品。然而“鱼与熊掌不可兼得”，在现有的锂离子电池体系下，倍率性能、单位体积内的包含的能量、寿命、安全性、价格等动力电池最重要的五个指标都固定在较为稳定的雷达图里面，提高任何一个指标，其他的指标相对来说都会受到损失。

  目前快充动力电池主要使用在于新能源客车，因其对城市及受众单位选择性强，即有相对财力支持的城市或单位，比较倾向于快充型电池客车。但从市场发展的潜在能力来看，未来乘用车、专用物流车的增速及市场规模将高于客车，因此未来快充型动力电池的消费结构将会向这两类车型偏移。

  根据电池中国数据，2017年我国快充客车产量6486辆，电池装机量达597.52MWh，占新能源客车总量的6%。其中，快充客车产品充电倍率最高为6.42C。倍率在3C-5C车型产量为4771辆，电池装机量为480.68MWh；倍率在5C-10C车型产量为1715辆，电池装机量为116.84MWh。目前快充客车快充倍率大多分布在在3C-5C之间。从电池类型来看，2017年快充客车的电池材料主要以钛酸锂为主，装机量为571.54Mwh，占比95.65%。

  根据2017年4种类型动力电池出货量，1.54GWh锰酸锂部分用于插电式混动汽车，部分满足小快充要求，16GWh三元电池汽车部分满足小快充要求。总的来看，三元快充电池适合乘用车，磷酸铁锂、钛酸锂等快充电池适合客车，锰酸锂快充电池适合插电式混动汽车，钛铌氧化物或是快充新方向。（文/汽车之家行业评论员 史晨星）