除了电池本身的瓶颈外还有哪些因素呢?三元锂电池和铁锂电池电解液的价格分析
来源：未知
2019-04-07 00:27
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新能源汽车产业的发展也刺激动力电池的市场需求，那么限制动力电池的充电速度的因素有哪些，除了电池本身的瓶颈外还有哪些因素呢?下面是小编带来关于动力电池的内容，希望能让大家有所收获!
以当下主流的锂电池为例，虽然种类五花八门，但是大体的构造无外乎包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等，充电的过程，基本上就是锂离子从负极脱出，穿过隔膜和电解质，扩散到达正极的过程——扩散速度自然就成了充电速度的关键。
在讨论充电速度的时候，电池本身的承受能力绝对是最无法绕过的一个因素。无论外围的充电设备有多牛、功率有多大、充电能力有多强，如果电池本身在能够接受的充电能力方面有短板，那么充电速度肯定就快不起来。加上电池容量又比较大的话，自然充电时间就长了。
如果学过电化学方面的知识的话，就会了解电池充放电的过程，本质就是电池内部通过一系列的氧化还原反应，来实现电子在正极和负极之间定向转移。以当下主流的锂电池为例，虽然种类五花八门，但是大体的构造无外乎包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等，充电的过程，基本上就是锂离子从负极脱出，穿过隔膜和电解质，扩散到达正极的过程——扩散速度自然就成了充电速度的关键。
理论上，的确可以通过加大电流来提升充电速度。但是电流太大的话，电池内部锂离子的扩散速度跟不上电子扩散速度，就会导致电子-离子运脱节，影响电池性能，能够达到的充电容量也相应减少，电池的寿命就更是惨不忍睹了，甚至会有起火爆炸的危险。
所以一般来说，在不赶时间的情况下我们建议尽量用慢充，有利于延长电池的寿命。
而锂离子的扩散速度，和温度、正极的材料和结构密切相关。
首先是温度，一般来说温度越高自然是扩散速度越快，但是温度过高的话也会导致电池寿命降低、充电安全性下降等问题。
温度过低的话同样不行，气温过低的情况下，电池中的金属锂会发生沉积，从而造成电池内部短路，尤其是磷酸铁锂电池。
一般0℃时磷酸铁锂电池的容量大概只剩下60～70%左右，到了-20℃时就只剩下可怜的20～40%了。所以在气候寒冷的北方冬季，电动车必须要有给电池模组加热的功能，由此耗电自然也更快。
其次是材料，不同的材料扩散能力差距非常大，像钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、NCM、NCA等都是性能很不错的正极材料，而后两者也是当下性能最好、应用普及度比较高的两种材料了。这也是如今的锂电池以正极材料命名的一个重要原因。
在电池行业的领域，通常会用充放电倍率来描述充电速度和电流大小的关系，譬如1小时充满电池时的速率称为1C，只需30分钟的速率则称之为2C，如此类推，超过1C就可以称为快充。
如今锂离子电池的充电速率普遍可以做到1C-3C，最高大概可以去到5C，但是相比起动辄10C的放电速率自然还是要差很远。
除了最大充电速率有瓶颈之外，不同SOC(StateofCharge，即荷电状态，也就是剩余电量)下电池能够承受的充电速率也是有差别的。
一般来说，电池在充电过程的特性大致和上面这张图类似，充电的速率会遵循慢——快——慢这样的节奏。一般当SOC达到90%以上的时候，电池的内阻就会明显上升，使得充电速率放慢。
如果你有留意当下在售的大部分电动车，都会发现它们会宣传自己在特定的快充状态下，能够在一个相对比较短的时间——例如1小时乃至30分钟的时间里，充满一个大比例的电量，一般在80%-90%左右，就是这个意思。
所以如果你是一个电动车用户，想要尽可能节约充电耗时的话，尽量不要动辄把电量用到10%以下，充电的时候也不一定非要充满，达到90%以上，或者能够满足你下一次出行需要的里程数就足够了。
充电设备的充电速度受什么限制?
除了电池本身的瓶颈之外，外围的充电设备也有自身的限制。简单来讲，充电桩输出功率越大，充电时间越短。但是充电桩也不是可以无限提高充电功率的。先来说下电动汽车的充电大体是一个什么样的过程。
一说到汽车充电，大家首先想到的自然就是充电桩。简单来讲，充电桩输出功率越大、电池容量越小，充电时间自然越短。这就和要把一个水池放满水，放水管越大、水池越小自然耗时越短是一个道理。
不过作为电动车用户，当然希望自己的电池容量也足够大，所以提升充电桩功率自然是更应该做的。车用的充电桩一般分为交流充电桩、直流充电桩两种。我们分开两种情况来讲。
先讲普适性比较强的交流充电桩。它多采用和家用电压大小一样的220V交流充电，一般电流只有16A或者32A，充电速度相对比较慢，在电池容量20kwh左右的情况下，要大概6-8个小时才能够充满电。三元锂电池和铁锂电池电解液占锂电池成本为5-15%，产品毛利率在25-30%。电解质锂盐主要是六氟磷酸锂，占电解液的成本40%。5000吨的电解液产能投资在1个亿左右，门槛不高，核心竞争力在于以添加剂为核心的电解液配方。随着动力电池和储能领域的应用打开，铁锂电池电解液的需求将得到快速提升。
铁锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。
三元锂电池和铁锂电池电解液的价格趋势
近期，由于电解液主要原材料之一溶剂碳酸酯价格有所上涨，在此形势下，三元锂电池电解液和铁锂电池电解液价格也会有一定幅度上涨趋势。三元锂电池和铁锂电池电解液价格受到六氟磷酸锂的影响变化非常大，09年把六氟磷酸锂开发出来，在此之前的价格为40万元/吨，开发之后的价格一直在下降，到2014年底价格降到7、8万元左右。但是在2015年新能源汽车发展起来之后，六氟磷酸锂的价格又上去了，最高的时候达到45万元/吨，所以电解液的价格起伏非常大。今年后半年一直到明年，随着新型锂盐放到市场上，市场逐渐开放，电解液整个价格将会下降。
目前，六氟磷酸锂已远远满足市场的需求，随着以后的市场开发，六氟磷酸锂的价格会逐步下降。添加剂整体上满足现有的需求，包括溶剂，但是还需要进一步提高。目前电解液已经涵盖了所有的材料，包括电压的需求、应用环境的需求，但是中间还是存在很多问题，这些问题还是有待逐步解决。
三元锂电池电解液和铁锂电池电解液产能释放迅猛，中国厂商迅速崛起。电解液国际厂商主要是三菱化学、宇部兴产、富山药品、韩国旭成和LG化学等，国内主要是江苏国泰、东莞杉杉、新宙邦、天津金牛和广州天赐等。相对于六氟磷酸锂，电解液门槛相对较低，投产5000吨电解液仅需要1个亿。随着关键电解质六氟磷酸锂国产化进程的加快，2011和2012两年是电解液行业产能释放高峰期，这些产能在2013年陆续放量。2013年上半年国内电解液销量1.72万吨，同比增长23.21%；产值仅8.11亿，同比下降11.22%。
从价格趋势看，模拟了六氟磷酸锂配套下游电解液的产能扩充曲线，以及实际的电解液产能扩充曲线。我们发现两者并没有出现较大偏差。目前看，国内六氟磷酸需求增速在30%以上，我们认为下游3C和动力电池领域的稳步增长，六氟磷酸锂在2015年产能释放完毕后价格企稳。按照完全成本年均降幅在5%的假设推算，非产业链一体化企业毛利率在20%，已经回到通用产品盈利水平，这种盈利水平下日韩企业产品出货量将进一步紧缩，此时对应的产品价格在9万元/吨。
储能铁锂电池电解液2017年产量约为0.6万吨，同比增长20%;其增长主要源自锂电池价格下降并逐渐为客户所接受。同时分布式和微电网市场快速发展，电网储能技术提升，推动锂电池在电网储能应用增多以及通信后备电源领域量需求增长。从产值来看，2017年国内电解液产值59.5亿，同比下降0.92%，产值出现负增长，企业毛利下滑严重。
六氟磷酸锂的降价并没有缓解铁锂电池电解液企业的成本压力。一方面，受国家补贴政策调整影响，新能源汽车产业链整体承压。锂电池作为新能源汽车的核心部件，间接倒逼六氟磷酸锂价格下降。另一方面，六氟磷酸锂价格虽然有下降，上游原材料价格却一直在涨。据了解，碳酸锂是生产六氟磷酸锂的原材料之一，生产1吨六氟磷酸锂大约需要0．3吨碳酸锂。
而由于环保停产、锂资源垄断、新能源市场回暖等因素影响，目前下游中小厂家一货难求。碳酸锂价格也从年初均价12万元上涨至目前的18万元左右，上涨幅度超40％。
国内电解液价格下降的原因
1.随着终端降成本压力增加，上游化工添加剂原料价格上涨、产品价格下滑，电解液企业盈利能力下降;
2.高能量密度电池的发展趋势下，铁锂电池电解液企业研发和固定资产的投入加大;
3.随着环保监管持续深入，高危化学品制剂生产企业在环保方面投入不断增加；
4.六氟磷酸锂价格从今年年初最高40万元/吨一路下滑至年底的15万元/吨，导致电解液价格跟随一路下降。
随着新能源汽车电池以及储能行业锂电池需求不断增加，六氟磷酸锂阶段性产能过程将回归供需平衡，六氟磷酸锂价格回归必将带动电解液价格上涨。同时高电压、高镍化及硅碳电解液价格有望走高。
从价格趋势看，进入顶尖厂商的供应链意味着相对稳定的盈利能力，我们预计国内一线厂商的电解液产品毛利率有望稳定在25%，按照原材料六氟磷酸锂价格在9万元/吨（不含税）企稳，电解液产品毛利率25%测算，电解液价格在3.5万元/吨（不含税）左右。
铁锂电池和三元锂电池电解液的重要性能参数在于高安全性、高比能、长寿命和宽温程，这些都需要在添加剂配方上下功夫。针对下游客户不同的需求，电解液企业协同客户联合开发产品，通过强大的技术开拓能力和客户服务能力获得客户认可，才有机会进入顶尖电池厂商的供应链体系。通过协同合作进一步提升自身实力，达到一种良性循环。
由于电解液是配方性产品，其与下游客户的适配性很重要，因此电解液产品的一个重要特点就是定制化，需要根据锂电池的正极材料种类、电池形状、电池性能（比如温度范围等）才能最终决定电解液的配方。三元锂电池和铁锂电池电解液的研发也要紧紧跟随电池技术发展趋势。
