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宁德时代比亚迪隔空斗法背后：三元锂真要玩完了？

揭晓时间：2020-05-26 10:16泉源：车工具网址：https://www.d1ev.com/news/qiye/116923

电动汽车上普遍搭载的三元锂电池，要被镌汰了？

5月12日，工信部连发三道加急文书，公布了一系列电动汽车强制标准，其中就包括一条“要求电池单体爆发热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留清静逃生时间”。

这一条划定对现在使用最普遍的三元锂电池来说，可谓是重大攻击。

以后前爆发的一些自燃事务来看，车用三元锂电池在爆发热失控后，很快就燃起大火，并不切合上述5分钟不起火的划定。

三元锂电池正极质料中镍元素的含量举行提升能够使大大提升电池的能量密度，这也可以为电动车带来更长的续航里程，但镍元素提升之后，电池更容易泛起热失控。

与磷酸铁电池相比，在特殊爆发热失控后（好比针刺实验），三元锂电池内部的质料会爆发剖析，并随着爆发爆炸。而磷酸铁电池则能坚持稳固。

政策之外，三元锂电池还面临竞争敌手——磷酸铁电池的新一轮攻击。

比亚迪推出的刀片电池，用新的封装方法，大幅提升了能量密度补上了自己的短板，再加上自身拥有更好的清静性和本钱优势，迅速崛起。

比亚迪的旗舰电动车——汉，就搭载了刀片电池上市。而特斯拉，也为国产Model 3换上了磷酸铁电池。

新标准和新产品的泛起，引起了业内的强烈争论。三元锂电池和磷酸铁电池各自的代表，宁德时代和比亚迪就为这事儿隔空“吵了起来。”

比亚迪在刀片电池宣布会上放出针刺实验的效果后，巨头宁德时代体现，电池清静和电池滥用测试是两回事，但有些人把通过滥用测试等同于电池清静。

但随后，比亚迪则强硬回复称“不平？那也来扎一下吧！”。

那么三元锂电池究竟能不敷通过这个标准？三元锂和磷酸铁究竟有何手艺差别？三元锂电池是不是真的要被镌汰了呢？从业内专家的谈论和各大企业的现实做法来看，着实已经有了谜底。

一、三元锂遇政策重拳宁德时代比亚迪隔空斗法

近两个月来已经爆发多起电动汽车着火的事故，为此，5月12日，工信部连发三道加急文书，公布了一系列电动汽车强制标准，其中就包括一条“要求电池单体爆发热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留清静逃生时间”。

宁德时代比亚迪隔空斗法背后：三元锂真要玩完了？

▲工信部公布了一系列电动汽车强制标准

这条强制标准也被以为是针对三元锂电池的，从之前爆发的自燃征象来看，多款搭载了三元锂电池的电动车从自燃到着火也就在几十秒内。

此标准一出，一直以清静性著称的磷酸铁锂电池又再次受到了公共的关注。

比亚迪作为资深的磷酸铁锂电池玩家，在磷酸铁锂电池方面有了较量深的研究，3月份曾宣布了刀片电池。在宣布会现场，比亚迪副董事长何龙体现：“险些所有你能想到的电动汽车品牌都在和我们探讨相助。”

这也从侧面反应出了磷酸铁锂电池现在确实受到了许多车企的关注。

比亚迪总裁王传福在刀片电池的宣布上体现，在海内的新能源乘用车领域，多个企业间保存续航攀比的征象，而提升续航的主要要领就是提升动力电池的能量密度，这就导致了电池行业的生长跑偏了。

车企普遍选择了能量密度更高的三元锂电池，并且还在一连增添电池的能量密度，这就导致了电动汽车的自燃事一再爆发。

随后比亚迪还放了刀片电池和三元锂电池在针刺实验下的差别效果，效果显示，三元锂电池在针刺实验下很快就爆炸了，外貌温度凌驾500摄氏度。

这也被外界视为比亚迪向宁德时代提倡的挑战，之后宁德时代的董事长曾毓群亲自回应称：“电池清静和电池滥用测试是两回事，但有些人把通过滥用测试等同于电池清静。”

之后，比亚迪销售副总司理李云飞在微博上发文称：“不平？那也来扎一下吧！”，这一回应算是将两者之间的暗战提升到了明战的状态。

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▲比亚迪销售副总司理李云飞微博回应

5月22日，宁德时代宣布了一则视频，视频显示，在举行针刺实验时，钢针并没有穿过电池包，并且还被电池外包装的钢板折断了。

但视频发出后，也引起了部分网友的不满，有网友以为，针刺实验的实质是为了模拟电池短路，而不是刺进或刺不进，尚有人称宁德时代掌握了电池外壳的焦点手艺。

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▲网友对宁德时代视频的奚落

既然目的没抵达，5月23日晚上，宁德时代又放出了一则视频，视频中，宁德时代的5系和8系三元锂电池都乐成通过了针刺测试，这两款电池在针刺和静止1小时后，电池未泛起强烈的升温顺爆炸征象。

在视频的最后，宁德时代体现：“宁德时代早在2017年就已经掌握了三元电芯通过针刺考试的手艺，可是为什么没有推广？通过针刺考试=电池清静吗？”

现在，李云飞又回应称未爆发短路的话针刺测试就已经失败了，而宁德时代方面尚有新闻传出说要放出第三则视频，海内动力电池行业的两个巨头之间的争论还将继续。

但搭载了三元锂电池的电动汽车一再爆发自燃，磷酸铁锂电池和政策的一步步打压也都让三元锂电池处在风口浪尖，那么为什么会泛起这样的情形呢？

二、三元锂pk磷酸铁本钱与清静处于劣势

要想搞明确三元锂电池现在处境的缘故原由，还需要从三元锂电池的自身来提及。

清静性不强是现在三元锂电池最显著的问题，由于NCM电池的用户较量多，我们主要来看一下这种电池，凭证镍与钴、锰元素比例的差别，NCM电池又可以分为两类，一类是镍锰等量型，另一类是镍锰不等量型。

如NCM424和NCM111就是典范的镍锰等量型电池，但随着车企对电动车续航能力要求的提升，三元锂电池的能量密度一直推高，高镍蹊径也一直明确。

以是以NCM523、NCM622和NCM811为代表的高镍型三元锂电池是现在电池厂的主流蹊径。由于提升镍元素可以让电池具备更高的容量，以是现在电池厂都已经在生产容量最高的NCM811电池了。

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▲宁德时代动力电池

而在8系三元锂电池之后，镍元素含量凌驾90%的9系三元锂电池正在蓄势待发。据高工锂电报道，着名锂电质料供应商格林美现在已经完成了镍元素摩尔比例划分抵达90%、92%、95%的Ni90、Ni92、Ni95等三元前驱体质料的研发与量产。

但凡事都有正反两面，随着能量密度的一直提升，电池的清静隐患也在与日俱增。

有研究批注，随着三元锂电池正极质料中镍元素的富集，电池的容量坚持能力与热稳固性泛起了下滑。

当NCM三元锂电池正极的镍含量凌驾60%，NCA三元锂电池正极的镍含量凌驾80%，在经由一定次数的循环后，电池正极质料中的微裂纹显著增添，电极阻抗增大，正极最先向电芯中析出大宗的氧气。并且在电池温度抵达250摄氏度～350摄氏度时，三元锂电池内部的化学因素就会爆发剖析。

这一征象会造成两个效果，一是由于微裂纹增添，电池的寿命会受到影响；二是由于氧气的泛起容易导致电池热失控的爆发，而热失控则会引发电池起火爆炸。

而磷酸铁锂电池则是接纳了磷酸铁锂作为电池的正极质料，磷酸铁锂晶体中的P-O键难以剖析，就算是在很是高的温度或者过充的时间也不会结构崩坏，当电池的温度处在500摄氏度～600摄氏度的高温时，其内部的化学因素才最先剖析。

正是这一特征才使得磷酸铁锂电池的使用寿命会更长，而就算爆发了热失控的征象，磷酸铁锂电池也不会像三元锂电池那般容易着火。

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▲比亚迪刀片电池和其他电池的针刺测试效果比照

纵然爆发了着火征象，磷酸铁锂电池也更容易处置惩罚，磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气，一旦切断了氧气，火就可以熄灭，以是通例的灭火要领都可以灭火。

而三元锂电池着火后，电池内部还会一连发热，用通俗的干粉灭火器能将明火灭掉，但并不可降低内部温度，可能会导致二次燃烧，因而只能用水一连降温灭火，这也会增添灭火的难度。

别的，三元锂电池的本钱居高不下也是一个弱点。三元锂电池就是正极质料中接纳了镍钴锰或镍钴铝等金属元素的电池，现在海内用的较量多的是镍钴锰（即NCM）电池，而特斯拉接纳的则是镍钴铝（即NCA）电池。

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▲Model 3

但无论是NCM电池照旧NCA电池，都脱不开对钴元素的使用，钴是一种稀缺金属，产量少且漫衍不均，美国地质勘探局数据显示，全球陆地钴资源的储量约为700万吨，其中刚果（金）的储量占比为52%、澳大利亚储量占比为17%，古巴的储量占比为7%，其他国家的储量则很是低。

正是对钴金属的需求才导致三元锂电池的本钱居高不下，据果真资料显示，现在三元锂电池的度电成本钱在1000元左右，而磷酸铁锂电池的度电本钱可以控制在600元内。

综合来看，三元锂电池的优弱点都很显着，较高的能量密度能够为电动汽车提供更长的续航里程，但清静性差也是悬在空中的一把利剑，关于汽车来说，清静性又是重中之重，因而三元锂电池受到打压就不希奇了。

三、特斯拉与比亚迪转用磷酸铁装机量一连上升

虽然三元锂电池保存清静问题，可是由于其能量密度高，许多车企仍然选择这种电池，但比亚迪的刀片电池基本上解决了能量密度的问题，又拥有更高的清静性，使得磷酸铁锂的市场占有情形也爆发了一些转变。

现在，海内的磷酸铁锂电池的装机量最先上升，甚至特斯拉、比亚迪的王牌车型，也最先从三元锂电池换装为磷酸铁锂电池了。

今年3月29日，比亚迪正式宣布了刀片电池，并且还体现这款电池将会首先搭载到比亚迪汉上，在接纳了刀片电池后，比亚迪汉的NEDC续航里程将凌驾600公里。

而在2015年，比亚迪推出的宋DM车上也接纳了三元锂电池，2017年推出的秦EV和e5车型也接纳了三元锂电池，这说明比亚迪也曾在手艺蹊径上举行过纠结。

而现在，比亚迪汉EV、比亚迪宋Plus等旗舰车型都将接纳刀片电池，这也可以看出比亚迪坚定了继续走磷酸铁锂电池的蹊径。

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▲比亚迪汉EV

在刀片电池的宣布会现场，比亚迪副总裁何龙体现：“险些你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于刀片电池手艺的相助计划，信托各人很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的新闻。”

除了比亚迪，全球第一大的电动汽车生产商也将要接纳磷酸铁锂电池了。

5月22日，工信部宣布了第333批《蹊径无邪车辆生产企业及产品》，其中再次泛起了特斯拉Model 3，从申报的信息来看，这款Model 3的电池换成了磷酸铁锂电池。

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▲国产Model 3接纳了磷酸铁锂电池

据相识，特斯拉的磷酸铁锂电池将会由宁德时代提供，有媒体报道称宁德时代的磷酸铁锂模组度电本钱已经降到了500元以内，电池组的本钱将会在600元以下。而此前特斯拉所用的高镍三元锂电池度电本钱在1000元左右。这样一来，国产Model 3的价钱有望进一步下降。

现在，特斯拉的全球销量已经凌驾了100万辆，而比亚迪电动汽车的全球销量也快靠近100万辆了，这两家企业是天下上最大的两个电动汽车生产商，他们都接纳了磷酸铁锂电池，这关于其他车企的影响将会是重大的，在未来可能会有更多的车企选择磷酸铁锂电池。

正是由于这些缘故原由的影响，现在磷酸铁锂电池的装机量也在稳步提升。中国汽车动力电池工业立异同盟宣布的数据显示，2020年4月份，海内三元电池装机量约2.6GWh，占比为73.2%，环比增添17.8%。磷酸铁锂电池的装机量为0.9GWh，占比25.8%，环比增添74.1%

虽然现在磷酸铁锂电池的销量提升主要跟商用车产销的增添分不开，但随着国产Model 3、比亚迪汉逐步搭载磷酸铁锂电池，可能将会有更多的车企接纳磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池的市场份额也会进一步提升。

四、三元锂有未来三大偏向实现手艺突破

看到这里，你可能会问，按这么说三元锂电池是不是就没有希望了，未来终将是磷酸铁锂的天下了吗？

但事实并非云云，许多电池企业已经熟悉到了三元锂电池保存的问题了，并且已经在起劲的追求解决要领，宁德时代通过加固电池外壳也能应对针刺实验，并且还展示了其三元锂电池通过针刺实验的视频。

不过，现在三元锂电池的生长也确实到了瓶颈，还需要更多的手艺突破才华一连生长，而LG化学、蜂巢能源和三星都已经在研究新的手艺了。

在今年3月4日通用的“EV week”运动上，通用与它的相助同伴LG化学一同推出一款新的电池产品Ultium。

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▲通用新电池Pack

这款产品的焦点并不是被外界吹得神乎其神的电池包手艺，其要害在于，Ultium电池的电芯将会使用LG化学最新研发的NCMA四元锂电池。

这款电池的手艺原理是通过向NCM三元锂正极质料，混入少量的铝元素，使原天性子活跃的高镍三元正极质料在坚持高能量密度的同时，也能维持较稳固的状态。

在这一转变历程中，原本NCM三元系统的Li[Ni-Co-Mn]O2正极质料系统酿成了Li[Ni-Co-Mn-Al]O2（正极质料的化学组成爆发了改变）。

过渡金属铝元素的加入所形成的Al-O化学键强度远大于Ni(Co，Mn)-O化学键，从化学性子上增强了正极的稳固性，进而使得NCMA四元电池H2—H3不可逆相变的电压在经由多次循环后仍然坚持稳固状态，且Li元素在正极的脱嵌历程中不易释放氧元素，镌汰了过渡金属的消融，提升了晶体结构的稳固性。

而稳固的晶体结构则镌汰了充放电循环历程中，正极质料微裂纹的形成，正极阻抗的上升速率获得抑制。

与此同时，有研究批注，NCMA的正极质料放热峰值反应温度为205摄氏度，高于NCA正极质料的202摄氏度与NCM正极质料的200摄氏度，这意味着NCMA正极质料的热稳固性越发优异。

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▲通用与LG相助的电池

值得注重的是，NCMA四元正极质料中，本钱最为腾贵的钴元素，含量从NCA/NCM 622中的20%下降至5%，本钱进一步降低。凭证LG与通用宣布的数字，NCMA四元电池的量产本钱为100美元（约合人民币694元），而此前，LG化学NCM 622的量产本钱约为148美元（约合人民币1027元）。

高能量密度、高稳固性、低本钱，原本在NCA/NCM三元锂电池上难以同时实现的特征，在NCMA四元锂电池上告竣，关于动力电池产品而言，NCMA的量产将会掀起一股手艺蹊径升级的浪潮。

而5月19日，长城汽车的动力电池公司蜂巢能源宣布的L6薄片无钴长电芯彻底去除了三元锂中本钱最高的钴元素。

蜂巢阳离子掺杂手艺接纳两种化学键能更大的元素掺杂到质料中替换钴，通过强化学键稳固氧八面体结构，镌汰锂镍混排，改善了质料的稳固性，可以在4.3V~4.35V电压下稳固事情，使能量密度提高，本钱降低。

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▲蜂巢能源L6薄片无钴长电芯

同时，蜂巢能源还接纳了单晶手艺，与多晶质料相比，单晶质料在辊压历程中具有更强的颗粒强度和越发稳固的结构，耐压力强度可以提高10倍。正因云云，无钴质料的使用寿命会更长，电芯寿命也比多晶高镍三元横跨70%。

别的，蜂巢能源还接纳了纳米网络包覆手艺，在单晶外貌包覆一层纳米氧化物，可以镌汰正极质料与电解液的副反应，有用改善了高电压下的质料循环性能。

这三项手艺的加持，使得蜂巢能源的无钴电池在三元锂电池的基础上降低了生产本钱，提升了电池的清静性和使用寿命，也将会成为三元锂电池的下一步出路之一。

在四元锂电池和无钴电池之外，尚有一部分电池企业在研究固态锂电池。顾名思义，固态电池的焦点就在于把液态电解质转酿成固体电解质。

固态电解质不会爆发自燃、没有侵蚀性、不会走漏和挥发，由于也不会导致车辆自燃，清静性很是高。但现在，固态电池的生产手艺照旧一浩劫点，现阶段的固态电解质电导率总体低于液态电解液，现在固态电池的性能偏低。

但三星在今年三月份发出报告称其在全固态电池的量产之路上取得了突破性的希望。

据先容，三星的全固态电池将实现900Wh/L（区别于Wh/kg的计量单位，因差别质料密度差别，二者不可换算）的能量密度，1000次以上的充放电循环以及99.8%的库伦效率（也可称为充放电效率），我国现在较为先进的固态电池手艺虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环，但在库伦效率方面现在还达不到靠近100%的水平。

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