深度剖析电动汽车的寿命到底有多久?揭秘你不知道的锂电池内幕
谈起电动汽车,不太了解的消费者会有这样的质疑:电动汽车与手机一样,买来数年不换电池还怎么继续使用?其实,事实并非如此,且不说手机和电动汽车到底有没有可比性,单从动力电池特性和厂家质保政策来讲,您的担忧完全没有必要。本期内容就从以上两个关键点出发,深度剖析电动汽车的寿命到底有多久?在这里可以提前揭秘,一台新能源汽车,使用十年完全不成问题。
在进入正题之前,先让我们了解下当下新能源汽车市场中使用的主流电池种类。如今的新能源汽车市场中,电动汽车搭配的电池组大致有两种,分别是三元锂电池和磷酸铁锂电池。其中磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、价格实惠、循环性能更好的优势;而三元锂电池电压平台很高,相同的体积或者重量下,三元锂电池的比能量、比功率更大。另外,在大倍率充电和耐低温性能等方面,三元锂电池有很大优势。
在过去的几年中,比亚迪新能源使用的电池组大部分都是磷酸铁锂电池,而受制于2018年最新补贴政策,今年初也转变了思路,全系车型逐渐向三元锂电池过度。在电池组特性这一环节,三元锂电池如今已发展得较为完善,就电池组本身而言,寿命远远超出我们的想象。
政府规定:动力电池等关键零件质保不低于8年或12万公里
除了自身方面,再来看下政府以及新能源汽车厂家提供的质保服务内容。在2015年北京市经信委发布《北京市示范应用新能源小客车生产企业及产品备案管理细则(2015年修订)》中,该条款调整为:对车辆提供不低于3年或12万公里的质保服务,对动力电池、电机、整车控制器等关键零部件提供不低于8年或12万公里的质保服务,该质保规定一直执行至今。
部分车企电芯终身质保、衰减20%换新服务
除了政府方面强制要求的质保期限,为了增加产品竞争力、彻底打消车主的疑虑,不少新能源车企都有自家的"特色"服务政策。其中比亚迪提出电芯终身质保的服务,其他新能源车企也都承诺了8年12万(或15万)公里的质保服务。
除了质保期限,在电池衰减方面,厂家们也纷纷给20%的界限值,如若质保期内衰减超过此数值,则有相应的更换服务。众所周知,电池衰减直接关系到车主日常用车体验,接下来就聊聊衰减值的问题。
正确看待电池组衰减期、适时监测衰减值
无法回避的是,电动汽车在使用中的电池组确会出现衰减的迹象,所以正确看待衰减值显得尤为重要。例如,电动汽车入手的第一年衰减量较大,通常在8%左右;随后的2-3年里会衰减4%;继续使用的5-6年间衰减逐渐变慢,通常只有1%。在电动汽车使用的头几年,一定要正确对待这个过程,不必过分担忧。需要注意的是,一旦发现电池出现明显衰减,可立即确认是否在质保期,测量衰减值是否在正常范围内。如果在质保范围内,衰减超过了20%,可以申请到厂家免费更换电池。如果在质保期内没有超过20%,就是正常现象。
除了衰减问题,不少消费者的意识中也存在这样的误区:电池衰减过快必须更换整个电池组才能焕然一新。其实电芯不等同于动力电池,电池包括了电芯、连接板和电路板等。电动组是由多个电池单体构成的,如若出现问题,厂家会检测出有问题的单体电池,从而恢复到电池高性能的状态。
一块动力电池的循环寿命将近20年
以上内容围绕动力电池说了这么多,接下来我们要根据实际情况,估算出一块动力电池的循环寿命到底是多少年呢?在计算之前,我们要统计出当下新能源汽车普遍可达的数据值。以一辆续航为300公里的电动汽车举例,假定车主在全部满充满放的情况一周充电2次,一年则需要充电共计104次。据新能源车企给出的数据,电动汽车动力电池续航寿命可达2000次,那么可得出结论:一块动力电池的循环寿命竟然高达20年之久。
前不久,北汽新能源发布了家用换电版的EU300车型,也做了动力电池循环寿命的测试:以一辆纯电动汽车的动力电池拥有2000次充放电的寿命计算,在现有的慢充+快充交替使用的模式下,一般用户驾车行驶10万公里,最多只进行了500次充放电,剩余的1500次充放寿命则面临浪费。
全文总结:现阶段我国汽车产业发展迅猛,就算是燃油车辆,消费者也未必会使用10年以上。相同的道理也适用于电动汽车,正常使用下出现问题也有车企质保承诺,加之动力电池的循环寿命远远超出使用年限,作为消费者的您大可不必过分担忧。此道理也同样适用在二手电动汽车的选购上,所以在整个电动汽车的使用周期中,更换电池这件事,远远不如你想象的那么糟糕。
江湖地位排行我国第一大国地位成型
我国已经成为全球汽车产销量最大的国家,新能源车这个领域同样占据了最大的市场份额,同时也催生了动力电池领域的优秀企业,比如从锂电池切入整车的比亚迪,比如尚未上市已经估值840亿的宁德时代,还有国轩高科、沃特玛、力神、孚能等。
以上是2016年的全球动力电池销量排行,松下作为特斯拉的直接供应商排名第一,我国在前10中占据7席,动力电池第一大国地位无可争议。
从全球锂电池市场集中度上看,2015年全球锂电池前10家市场规模达到1045.2亿元,占全球锂电池市场的68%;到了2016年TOP10集中度则为72%,提升4个百分点。
国内市场上,2017年前三季度动力电池产量共计32.02GWh,同比增长42.1%。其中,动力电池排名前10企业产量达24.48GWh,占整体的76.5%。这10家企业排名依次是:CATL、沃特玛、比亚迪、国轩高科、孚能科技、比克、力神、上海德朗能、亿纬锂能、远东福斯特。
动力电池原理、技术及成本结构全解析
科普环节对于非专业人士来说是个非常枯燥的过程,个人也是看的七荤八素的,但总算是明白了个大概道道。对此类内容有身体抗性的可以直接忽略,或选择部分查看。
1、动力电池定义:是指为新能源汽车等提供动力来源的电池,由正极、负极、电解液、隔膜等组成,要求高能量密度、长寿命、可靠安全。动力电池属二次电池,即利用化学反应的可逆性在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而循环使用的电池。
2、工作原理(以钴酸锂电池为例说明):充电时,电池的正极上有Li+生成,然后从正极脱嵌经过电解液嵌入负极,放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解液嵌入正极。电池的工作电压与构成电极的化合物本身(如磷酸铁锂)以及Li+浓度有关。
3、动力电池分类特性:
4、动力电池生成工艺:
主要介绍电芯生成工艺:
1)首先分别将正负极原料(如三元材料)加导电剂和粘合剂混合,竞搅拌均匀后,制成浆状的正负极材料。
2)通过自动涂布机将浆状正负极材料分别均匀地涂覆在金属箔表面,经自动烘干后自动剪切制成正负极极片。
3)按正极片→隔膜→负极片→隔膜自上而下的顺序经卷绕后注入电解液、封口、正负极耳焊接等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池,再进行充放电测算合格后入库。
5、动力电池关键技术:
1)电芯层面:电芯最关键技术是正极材料的研发,需要满足高能量密度、循环性能好、安全可靠的需求。隔膜是技术壁垒较高的多孔材料,决定了电池的界面结构、内阻等,影响电池的循环、安全性能,也是关键部件之一。
2)电池PACK:系统集成技术的核心是电池管理系统(BMS)技术,要求准确检测、保护、控制电池系统,保持车辆与电池间的通信。
6、动力电池成本结构分析:
按锂电池组合程度来划分电芯、电池模组、电池PACK,分别分析其原材料成本、制造成本等。制造成本占比不多且随着组合程度变化不大,原材料成本规模经济性明显,其他成本到PACK层次骤增,主要是这个环节是系统集成(如BMS),附加值大。
更进一步来看,从锂电芯原材料成本角度,正极材料占比近一半,是锂电芯的价值核心,所以锂电池基本都是以正极材料成分命名,也是研究的重难点;负极材料主要为碳素,资源丰富,成本较低。
7、动力电池应用情况:
当前磷酸铁锂和三元材料是主流汽车电池材料,三元材料高能量密度优势使得在纯电动领域、乘用车领域应用较广,而磷酸铁锂材料在插电式混合动力、公交大巴方面应用较多。
一图搞懂动力电池产业链及行业前景
1、产业链全解析:
产业链通常分为上中下游,本身动力电池应当算新能源车的中游环节,而在锂电池产业链中,从上述科普中也能看到有正负极材料、隔膜、导电剂等,这些应当算锂电池的中游了,上游是锂、钴锰镍、石墨等原材料,下游就需要组装电池成品了,涉及到线束、连接器、电池模组、BMS系统。
正极材料:中国宝安当升科技杉杉股份中信国安
负极材料:中国宝安杉杉股份厦门钨业
电解液:江苏国泰新宙邦石大胜华
隔膜:星源材质沧州明珠胜利精密
BMS:均胜电子猛狮科技
锂电池:比亚迪国轩高科坚瑞沃能长信科技
2、动力电池市场前景分析:
从全球市场看,动力锂电池未来的增长动力,主要来源于新能源汽车的发展,总容量在2013-2018年的年复合增长率预计在26%,预计到2018年总容量达到350亿Wh,增长超过2倍。预计到2018年整个市场达到320亿美元,而用于新能源汽车占比超过50%!
动力电池技术趋势:高镍三元成主流
2017年4月,工信部等印发的《汽车产业中长期发展规划》中指出,到2020年,动力电池单体比能量达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg。
研究发现,三元材料中,镍含量越高,三元材料电池的能量密度就越高。由于NCM111三元电池与NCM523三元电池很难实现单体能量密度300Wh/kg的目标,因此,未来高镍三元材料将成为市场主流。
目前国内三元材料市场上较为主流的是NCM523和111型,更高一级的NCM622型也开始在动力电池领域批量应用。但是真正意义上的NCM811型和NCA高镍三元材料却还处于研发测试阶段,尚未获得动力电池企业的认可,离大批量生产应用还存在一定的距离。
高工产业锂电研究所(GGII)调研数据显示,高镍三元材料的占比持续上升,2016年国内NCM622、NCA型在三元材料总产量的占比超过5%,当前国内三元材料仍超过75%为NCM523。(含容量型和倍率型)
目前当升科技的三元正极材料供不应求正在扩产,NCM622已经开始陆续投产,正在加速推进NCM811型的研发生产。
综合而言,新能源车的产业发展,将是我国汽车产业弯道超车的绝佳机会,就目前现状来看,不论是整车还是核心部件动力电池方面,都已经具备了一定的领先优势,但高端动力电池方面仍需努力!从对整个产业链来说,未来至少10年都将是高速发展的时代,对应到股市同样也是充满着机会,跟着国家的战略产业一起成长,才能分享国家成长行业发展的红利!