作者|李 應
編輯|王 黎
2019年往前推幾年的市佔率之爭中，三元鋰電池幾乎完勝了磷酸鐵鋰電池：前者市佔率一步一步走高，後者不斷被擠壓。
不過，2020年這種狀況發生了逆轉。磷酸鐵鋰電池在國內的裝車量增速，開始超過三元鋰電池，重新奪回市佔率。
有人甚至預測，2021年磷酸鐵鋰電池的市佔率，可能會超過三元鋰電池，重新成為新能源汽車市場的主角。
但這是預設了三元鋰電池沒有重大突破的前提下做出的。動力電池是新能源汽車的關鍵部件，全球有大量的專家都在實驗室進行研究，技術每天都在進步。
果然，剛過完春節，三元鋰電池就有了重大突破。廣汽埃安釋出新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術（簡稱“彈匣電池”），行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火，攻克了公認的行業難題，重新定義三元鋰電池安全標準。
邏輯很簡單，磷酸鐵鋰相對於三元鋰電池，最大的優勢是安全效能，而廣汽埃安的彈匣電池，最大的突破就是安全性。用一根比鉛筆還粗的鋼針進行針刺，電池包都不會起火。
三元鋰電和磷酸鐵鋰的市場之爭，再次放到了一個新起點。廣汽埃安在釋出彈匣電池時稱，根據當前市場實際使用情況來看，磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種技術路線，在未來很長一段時間內仍將並行發展。
01.
誰唱主角？
磷酸鐵鋰電池因為壽命更長、成本更低，在中低續航車型中得到廣泛的應用；而三元鋰電池因為能量密度高、整車電耗低，主要在中高續航車型中應用。
在2019年之前，因為國家補貼新能源汽車對續航里程有要求，所以能量密度更高的三元鋰電一路過關斬將，市佔率不斷攀升，將磷酸鐵鋰電池甩在後面，成為市場主流。
根據高工鋰電統計資訊，2019年動力電池的裝機量，三元電池裝機量約38。39GWh，同比增長25%，佔比約61。5%，佔比提升 7。7%；磷磷酸鐵鋰電池裝機量約為19。98GWh，同比下滑7%，佔比32%，佔比下滑5。8%。
但在2019年底和2020年初，國內兩大鋰電池巨頭寧德時代和比亞迪，分別對磷酸鐵鋰電池包進行了結構化改進，提升了能量密度，降低成本。磷酸鐵鋰相對於三元鋰電池的競爭優勢，大幅度提升。
寧德時代推出了CTP 技術的磷酸鐵鋰電池，加強整合來提升能量密度。簡而言之就是簡化模組結構，取消頂板、側板等零部件最佳化排列。
據寧德時代的資料顯示，使用CTP技術後，電池包零部件數量減少40%，同時省去了組裝環節，降低了電池成本。但是利用率提高了15%-20%，生產效率提升了50%，能量密度提升了10%-15%，可達到200Wh/kg以上。
不久後的2020年初，比亞迪推出刀片電池。長96釐米、寬9釐米、高1。35釐米的單體電池，透過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包裡面，在成組時跳過模組和梁，減少了冗餘零部件後，形成類似蜂窩鋁板的結構等等——刀片電池透過一系列的結構創新，實現了電池的超級強度的同時，電池包的安全效能大幅提升，體積利用率也提升了50%以上。
市場格局很快改變，很多車企開始重新採購磷酸鐵鋰電池。充電聯盟資料顯示，2020年，我國動力電池裝車量累計達63。6GWh，累計增長2。3%。其中三元鋰電池裝車量累計達38。9GWh，佔總裝車量的61。1%，累計下降4。1%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計達24。4GWh，佔總裝車量的38。3%，累計增長20。6%。
磷酸鐵鋰電池開始擠壓三元鋰電池的市場，佔有率一降一升很明顯。
這種狀況還在持續，今年1月的動力電池裝車量中，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的裝車量分別為3。3GWh和5。4GWh，同比分別提升349。8%和241。9%。
比亞迪一直是磷酸鐵鋰的支持者，同時，此前採用三元鋰電池的特斯拉，去年開始在低配的Model 3中採用寧德時代的磷酸鐵鋰電池；今年3月，小鵬汽車也宣佈，新推出磷酸鐵鋰電池版的P7。
電池配方並沒有大的變化，還是此前的系列。磷酸鐵鋰電池在這一輪市場競爭中，快速上升的原因是，透過對電池模組的結構改進，規避了其能力密度低的缺點，將成本低、安全效能高等優點發揮到了最大。
02.
結構化改進
不過，結構的改進既然可以發生在磷酸鐵鋰電池上，那麼同樣也可以發生在三元鋰電上。
基於“防止電芯內短路，短路後防止熱失控，以及熱失控後防止熱蔓延”的設計思路，廣汽埃安的彈匣電池採用類似安全艙的設計，有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時，自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。
根據廣汽埃安公佈的資料，彈匣電池具備四大核心技術：
1。 超高耐熱穩定的電芯。
電芯透過正極材料的奈米級包覆及摻雜技術的應用，能有效提升熱穩定性，防止熱失控；電解液新型新增劑的應用實現了SEI膜的自修復，從而改善電芯壽命，降低電芯短路風險；高安全電解液，透過特殊電解液新增劑，在加熱至120℃以上時，在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低熱失控反應產熱。這些關鍵技術的應用，使電芯的耐熱溫度提升了30%。
2。 超強隔熱的電池安全艙。
透過網狀奈米孔隔熱材料和耐高溫上殼體，彈匣電池構築了超強隔熱的安全艙，最終實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。同時，電池包上殼體能耐溫1400℃以上，從而有效保護電池整包。
3。 極速降溫的速冷系統。
透過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計，彈匣電池實現了散熱面積提升40%，散熱效率提升30%，有效防止熱蔓延。
4。 全時管控的第五代電池管理系統。
透過採用車規級最新一代電池管理系統晶片，可實現每秒10次全天候資料採集，相比前代系統提升100倍，以24小時全覆蓋的全時巡邏模式，對電池狀態進行監測。發現異常時，立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
實際上，彈匣電池也不是一種新配方電池，而是透過對電池包進行體系性的升級，從結構到軟體，解決三元鋰電的核心痛點，特別是提高了安全性。
本質上，它的技術思路和CPT、刀片電池是一樣的，只不過，它進行結構最佳化的主體是三元鋰電池。
這種最佳化效果很明顯，對搭載了彈匣電池進行針刺熱擴散試驗的結果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗過程中熱事故訊號發出5分鐘後，僅出現短暫冒煙，無起火和爆炸現象。靜置48小時後，電壓降至0V，溫度恢復至室溫。針刺後只有被刺電芯模組熱失控，沒有蔓延到其他電芯。開啟電池整包，觀察內部結構完好。
這是行業首次透過三元鋰電池整包針刺不起火試驗，三元鋰電池安全性取得了歷史性的突破。
特斯拉的核心競爭力之一，是有一套先進的動力電池管理系統。但廣汽埃安認為，單有一套電池管理系統還不夠，需要從硬軟體兩個方面，對電池包進行更最佳化的管理。
所以，即便是特斯拉，也不敢做三元鋰電池整包針刺不起火的試驗。遠在美國的馬斯克，不久前說全球的競爭對手，主要在中國。其中中國車企在電池技術上的進步，令其很焦慮。
同時，搭載彈匣電池系統安全技術的電池包，相對於同類普通電池包，體積能量密度提升9。4%，重量能量密度提升5。7%，成本下降10%。彈匣電池是在沒有犧牲續航和提高成本的基礎上，實現了高安全、長續航、低成本。
換句話說，彈匣電池將三元鋰電的優勢發揮得更大，劣勢儘可能縮小了。因此，它再次將三元鋰電和磷酸鐵鋰電池的競爭，拖入到了一個新戰場，短期內勝負難辨。
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