近一段時間以來，碳酸鋰價格暴漲使得新能源汽車市場未來走向格外引人關注。動力電池企業(yè)因此承受著巨大壓力，上游資源漲價最終也會傳導給整車企業(yè)。那么，整車企業(yè)除了漲價，還有沒有別的出路？
不久前，蔚來汽車發(fā)布了三元鐵鋰標準續(xù)航電池包（75kWh）。據(jù)了解，該電池包采用三元鋰與磷酸鐵鋰電芯混合排布的方式，并應用了新一代CTP技術。有行業(yè)分析人士就此指出，蔚來汽車的這一舉措打破了三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的界限，不失為一種有益的嘗試。
面對上游鋰資源價格上漲，其他企業(yè)也開動腦筋提出對策，錳酸鋰與三元鋰電池混搭，鈉電池與鋰電池混搭等多種混搭形式都在研發(fā)之中。除了混搭外，天津斯科蘭德科技有限公司（以下簡稱“天津斯科蘭德”）總經理李積剛告訴《中國汽車報》記者，磷酸錳鐵鋰技術路線也是動力電池未來發(fā)展的出路之一。
混搭之路從此開啟
以往電動汽車大多只裝配三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，很少見到混搭的現(xiàn)象。蔚來汽車發(fā)布三元鐵鋰標準續(xù)航電池包，開啟了量產車的動力電池混搭之路。
一位業(yè)內專家告訴記者，三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池電壓不同，因此混搭很難保持電池包的一致性。三元鋰電池的單體電壓為3.6~4.3V，磷酸鐵鋰電池的單體電壓為3.4V，兩者之間存在電壓差。動力電池包對一致性要求較高，電壓差成為一致性的障礙。
磷酸鐵鋰電池有自己的優(yōu)點，但低溫性能差、SoC估算不準的缺點也給混搭帶來較大的困難。據(jù)介紹，蔚來汽車經過反復摸索，獨創(chuàng)的雙體系算法為突破瓶頸找到了一條路。蔚來電池系統(tǒng)副總裁曾士哲表示，研發(fā)人員根據(jù)三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池低溫特性進行模型化控制，經過多輪標定，有效提升了低溫下電池系統(tǒng)的能量使用效率。
在混搭的道路上，蔚來汽車先行一步，其他企業(yè)也在努力。中國科學院物理所研究員李泓告訴記者，星恒電源股份有限公司與天目湖先進儲能技術研究院有限公司(TIES)攜手，共同研發(fā)錳酸鋰電池與三元鋰電池混搭。
據(jù)悉，錳酸鋰電池的單體電壓較高，達到3.9V。電壓高意味著電池PACK用較少的電芯即可達到理想指標，從而降低成本。此外，少用電芯后，錳酸鋰電池還有體積優(yōu)勢。李泓認為，在上游鋰資源持續(xù)漲價的心理預期下，錳酸鋰電池的低成本優(yōu)勢將越來越明顯。
錳酸鋰混搭三元鋰電池也有難點需要攻克。錳酸鋰電池的安全性、耐高溫性能、循環(huán)性都不及磷酸鐵鋰電池，但錳酸鋰混搭三元鋰電池也許是一個不錯的選擇。
寧德時代的混搭與上述兩家企業(yè)又不同，是用鈉電池與鋰電池混搭。前不久，寧德時代發(fā)布了鈉電池產品，并且明確表示將與鋰電池組成電池包在2023年上市。據(jù)寧德時代研究院副院長黃起森介紹，寧德時代把鈉離子電池與鋰離子電池按一定比例進行混搭，集成到同一個電池系統(tǒng)里，通過BMS精準算法進行不同電池體系的均衡控制。這一電池系統(tǒng)解決方案，既彌補了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度低的短板，又發(fā)揮出其高功率、低溫性能好的優(yōu)勢，可拓展更多應用場景。
磷酸錳鐵鋰電池的機會
兩種不同材料的電池混搭在一起，既要發(fā)揮各自的長處，又要克服彼此的缺陷，確實不容易，這是以往動力電池很少采用混搭方式的主要原因之一。在李積剛看來，隨著技術越來越成熟，磷酸錳鐵鋰的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來。
據(jù)介紹，1997年，Goodenough課題組發(fā)明了磷酸鹽正極材料。2009年，天津斯特蘭首先采用這一材料體系生產電池，這種4.1V的磷酸錳鋰電池用于3C數(shù)碼產品。盡管磷酸錳鋰電池的電壓較高，但缺點也很明顯，電導率較低，克容量較低，極片加工困難被廣為詬病。
2014年，我國開始大規(guī)模推廣新能源乘用車，政策導向偏向于能量密度，部分企業(yè)的目光再次瞄向磷酸錳鋰。隨著磷酸鐵鋰的技術得到大幅提高，研發(fā)人員把鐵鋰技術加進來，升級磷酸錳鋰電池成磷酸錳鐵鋰電池。李積剛告訴記者，2019年，天津斯科蘭德解決了加工性能等問題，磷酸錳鐵鋰得以快速產業(yè)化。
磷酸錳鐵鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰都是磷酸鹽正極材料家族成員，但磷酸錳鐵鋰稱得上是磷酸鐵鋰的升級版。據(jù)李積剛介紹，磷酸錳鐵鋰理論容量與磷酸鐵鋰相同，為170mAh/g，但它相對于Li+/Li的電極電勢為4.1V，遠高于磷酸鐵鋰的3.4V，且位于有機電解液體系的穩(wěn)定電化學窗口。眾所周知，高電壓意味著PACK中的電芯數(shù)量減少，電芯數(shù)量減少，成本自然降低。李積剛說：“4.1V的高電位使得磷酸錳鐵鋰電池具有潛在的高能量密度的優(yōu)點，這是它相對于磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢?！?
李積剛進一步解釋說，如果磷酸錳鐵鋰電池的實際容量發(fā)揮到與磷酸鐵鋰電池相同的程度，其能量密度將提高15%，與電壓相當?shù)腻i酸鋰相比，其質量能量密度也可提高25%以上。另外，磷酸錳鐵鋰電池原料成本低，環(huán)境友好，材料的市場前景廣闊。
上游資源漲價是推手
動力電池混搭背后，原材料漲價是推手。今年8月末，碳酸鋰的價格為11.2萬元/噸，9月初已漲到13萬元/噸，年底有可能達到18萬元/噸。中國有色金屬工業(yè)信息中心、北京安泰科信息股份有限公司高級分析師陳光輝說：“多種因素綜合作用造成鋰資源價格上漲，最主要的因素是新增鋰資源的開發(fā)跟不上需求的增長，導致上游鋰資源價格大幅上漲?！?
數(shù)據(jù)顯示，今年前8個月，我國新能源汽車累計產銷量分別達到181.3萬輛和179.9萬輛，同比均增長1.9倍，滲透率已提升至11%左右。陳光輝告訴記者，去年碳酸鋰產能增長率約為10%，遠不及新能源汽車產銷量增長率，這是碳酸鋰價格上漲的主要原因。
國際環(huán)境及資本推動作用也導致碳酸鋰價格大幅上漲。陳光輝說：“碳酸鋰新增產能跟不上新能源汽車的增長，國際資本嗅到了其中的商機，加上美國推行的貨幣量化寬松，兩種因素結合在一起推動了全球大宗商品價格上漲?！?
從歷史情況看，經濟向好之時，有色金屬價格也會進入上升周期。疫情之后，中國經濟率先恢復，強勁的市場需求拉動了包括鋰資源在內的金屬價格上漲。
上游鋰資源價格劇烈波動引發(fā)各方關注，海通證券的研究部門認為，在本就不足的鋰礦供給中，大部分供給被長期協(xié)議鎖定，不能自由銷售。而Pilbara是散單市場上最大的供給方。在拍賣制度下，Pilbara對鋰精礦的控制力極強。近期價格波動主要是缺礦的小廠或投機資金對拍賣價格造成很大的干擾。
長江證券的研究部門認為，近期價格波動反映了澳洲礦山變更礦石定價模式的態(tài)度。此前礦石定價模式為根據(jù)國內鋰鹽價格和利潤分配比例來定價，最終結果是澳洲鋰礦僅僅占到利潤的小部分，并且鋰礦的供需狀態(tài)對礦石定價幾乎沒有影響，礦價僅僅只是跟隨鋰價波動。拍賣制度的引入，意味著礦石的定價開始由供需主導。
在這一行業(yè)大背景下，動力電池混搭會不會蔚然成風？人們拭目以待。
