- 主题:[新能源]浅谈国内混动技术(2)：各家车企混动技术路线优劣对比
1、锰酸锂电池的充放电倍率低、循环寿命短、能量密度小；锰酸锂的尖晶石分子结构的稳定性不如磷酸铁锂的橄榄石晶体分子结构，在比容量和压实密度方面不如三元锂的层状晶体结构。
与其它动力电池对比，磷酸铁锂电池的充电倍率可以做到＞5C，放电倍率＞25C，循环寿命＞1万次，镍氢电池的放电倍率更是可以做到＞60C，而锰酸锂电池的充电倍率＜2C，放电倍率＜10C，所以锰酸锂电池在车规级动力电池市场中已经无法满足绝大多数车企的最低认证要求。
2、穿刺之后是否自燃取决于两点：电芯原材料在分子层面的电化学稳定性与链式反应阻断能力；电芯在极片工艺层面延展布局形式的热稳定性。前一点是本质因素，后一点是附加因素。
AESC的锰酸锂软包电池能做到穿刺后不自燃，这两点原因都有。
3、别的厂家也推出了软包电池。
软包只是在电芯层面的一种工艺概念，和特斯拉的圆柱电芯、宁德的方形电芯是归属于同一个层面的概念。
刀片电芯也是这个层面的概念。刀片电芯＝方形铝壳（方形电池的外壳结构形式）+叠片工艺（软包电池的极片工艺形式），是融合了方形电池（结构强度高、尺寸统一度高）和软包电池（内阻低、极化小、析锂概率低、充放电倍率高、极片变形小、热稳定性高、能量密度高）的优点，同时减去了其它三种电芯布局中存在的大部分金属支撑件，是第四种电芯层面的概念。
刀片电芯的缺点也很明显，那就是与其它三种电芯形式相比，加工难度高、设备成本高、生产速度慢、综合成本极高，对于中小电池厂家来说，等不到产线量产的那一天就会被高昂的试制成本所拖垮。
随着车规级动力电池市场的扩大，刀片电芯在电池热稳定与功率密度方面的基础优势开始占优势，长城蜂巢、三星、SK、LG也开始准备量产刀片电芯，只是它们的工艺水平暂时还有一些差距。如BYD的极片长度做到1米，长城蜂巢的极片长度做到60cm，三星、SK、LG的极片长度做到50cm；BYD的极片加工速度0.3s/pc，长城蜂巢的极片加工速度0.6s/pc，三星、SK、LG的生产线还没量产。
【 在 FLYBBS 的大作中提到: 】
: 锰酸锂什么缺点？
: 现在感觉穿刺之后不自燃应该得益于结构优势。
: 不知道为什么别的厂家没有推出软包电池，
: ...................
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1. 丰田也在逐渐转向锂离子电池，因为镍氢电池在放电效率、能量密度、生产成本方面整体已经比不上锂离子电池。
在锂离子电池这个领域内部来说，几种类型的放电效率都高于镍氢电池，且水平差异不大，所以它不再成为一个关键考察指标。
2. 在车规级动力电池市场上，各厂商有以下在研类型：
A.正极材料：
A1——LFP磷酸铁锂；
A2——NCM三元锂；
A3——NCA三元锂；
A4——NMx无钴三元锂；
A5——NCMA四元锂；
B.负极材料：
B1——石墨；
B2——钛酸锂；
B3——石墨烯；
B4——硅碳复合（掺硅补锂）。
实现量产并规模应用的类型只有A1/A2/A3+B1/B2，A3+B4。
相比于A1/A2/A3+B1，
A1/A2/A3+B2的优点是：充电倍率更高，高温性能/低温性能更好，析锂枝晶反应更小；
缺点是：能量密度更低，电解液分解反应更强，生产成本更高。
在其它方面的特性没有明显提升。
所以，对于乘用车厂商来说，A1/A2/A3+B2在“效率+安全”方面的综合优势不大。
【 在 aircrane 的大作中提到: 】
: 怪不得丰田要用镍氢电池。
: 有人说镍氢电池充放电效率很低，那有没有充放电效率高，倍率又高的？钛酸锂怎么样？
: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
: ...................
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这就是车企选择（A1/A2/A3+B1），而不选择（A1/A2/A3+B2）的一个重要原因：
在家用混动车上，现有的（A1/A2/A3+B1）电池已经可以实现足够高的充放电倍率指标：
（A1/A2/A3+B1）的放电倍率已经达到25C以上，假定电池是8度，则电池输出峰值功率最小已接近200kW，已经满足乘用车工况的峰值功率需求。如果电池大于10度，或使用＞25C放电，则峰值功率输出能力更大。
至于充电倍率，现在电池厂家在（A1+B1）的量产电池中已经能实现8C的充电倍率，甚至高于（A1/A2/A3+B2）电池的量产水平；从发电机充电功率和能量回收功率的角度考虑，加大电池度数是有效的方法。
【 在 aircrane 的大作中提到: 】
: 多谢！
: 对只有几度电的hev和phev来说充放电倍率更重要吧，成本可能影响不大
: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
: ...................
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用宁德的三元锂方形电池去换leaf的锰酸锂软包电池，风险比较大。leaf的热管理逻辑很薄弱，只适用于锰酸锂这种晶体结构更稳定的导电材料，但是对于三元锂这种热失控风险较高的导电材料，leaf的热管理逻辑就近乎无效了。除非同时把leaf的HCU和热管理系统也换掉。
【 在 FLYBBS 的大作中提到: 】
: 多谢，不过对我来说除了循环寿命短，衰减快，其他都能忍。
: 很多人合计用宁德时代的三元电池包替代leaf的原厂电池包，
: 如果截止电压都一样的话，好像非常可行。
: ...................
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leaf的热管理逻辑主要的薄弱环节是对于电芯的热失控监控与处置环节——因为锰酸锂的稳定晶体结构+软包电芯的叠片工艺，使电芯极片的析锂枝晶、变形断裂的概率很低，热失控概率也就很低。但是宁德的三元锂方形电池在这两个方面的特性刚好是相反的：三元锂晶体结构的失稳概率较高+方形电芯的卷绕工艺，使电芯极片的析锂枝晶、变形断裂的概率升高，热失控概率增高。一旦宁德三元锂的电芯极片发生热失控情况，leaf的薄弱热管理系统是无法将其控制的。
锰酸锂软包电池的内阻小于宁德三元锂，这得益于锰酸锂的材料特性和软包电芯的叠片工艺。
【 在 FLYBBS 的大作中提到: 】
: 不是说锰酸锂充电电流很低嘛？理论上热管理难度要低，
: 不过据说锰酸锂内阻很特殊，是不是比三元低很多？
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: ...................
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已修改了，尖晶石结构锰酸锂是在比容量和压实密度上小于层状结构三元锂。
【 在 Resiw 的大作中提到: 】
: 纠正一下，材料层面，尖晶石结构锰酸锂导电性优于层状结构三元材料。。这是结构决定的
: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
: : 1、锰酸锂电池的充放电倍率低、循环寿命短、能量密度小；锰酸锂尖晶体分子结构的稳定性不如磷酸铁锂的橄榄石晶体分子结构，在导电性方面不如三元锂的平行层状晶体结构。
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“三元锂”和“叠片”是两个层级的概念。
A. 电池正极原材料层级：
A1——LFP磷酸铁锂；
A2——NCM三元锂；
A3——NCA三元锂；
A4——NMx无钴三元锂；
A5——NCMA四元锂；
D. 电芯极片工艺层级：
D1——圆柱电芯：卷绕工艺；
D2——方形电芯：卷绕工艺；
D3——软包电芯：叠片工艺；
D4——刀片电芯：叠片工艺。
A1/A2/A3/A4 可以和 D1/D2/D3/D4 任意组合，各种组合形式都有电池厂家在做。
【 在 FLYBBS 的大作中提到: 】
: 原来叠片和方形工艺还不一样。
: 三元为什么不用叠片工艺？
: 工艺导致内阻小，相当于大面积并联了。
: ...................
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1. 与卷绕工艺相比，叠片工艺的优点是：内阻低、极化小、析锂概率低、充放电倍率高、极片变形小、热稳定性高；
缺点是：加工难度高、设备成本高、生产速度慢、综合成本高。
所以，从本质上来说，叠片工艺是一种以安全为首要取向的电芯工艺，而卷绕是一种以成本为首要取向的电芯工艺。
因此，各家电池厂商在建立电芯生产线时，会根据企业策略做出不同的选择。
2. 刀片电池 ≠ 刀片电芯。
电池厂家在媒体上宣传某一套技术时，为了便于用户通俗理解，都是使用的缩写词语；但是在每个缩写词语后面，对应的都是一整套技术定义的组合。
比如，“刀片电池”这个缩写名词所指代的是一种“车载动力电池技术”，而“车载动力电池技术”的准确定义＝正极材料+负极材料+晶体改性技术+电解质技术+电芯工艺+pack工艺。
以各个厂家的“车载动力电池技术”的缩写名词为例，在2020年国家政策转向为以电池安全为首要考核目标以后，宁德时代开始主推“镍55电池”（2020年10月）、比亚迪主推“刀片电池”（2020年3月）、长城蜂巢主推“果冻电池”（2020年6月）、欣旺达主推“镍5系电池”（2020年12月）；
而这些缩写词语，它们的准确技术定义分别是：
宁德“镍55电池” ＝
5系NCM三元锂正极
+ 石墨负极
+ 单晶体高电压平台
+ 液态电解质
+ 卷绕工艺（方形电芯）
+ CTP无模组pack工艺；
比亚迪“刀片电池” ＝
LFP磷酸铁锂正极
+ 石墨负极
+ 单晶体高电压平台
+ 液态电解质
+ 叠片工艺（刀片电芯）
+ CTP无模组pack工艺；
长城蜂巢“果冻电池” ＝
NMx无钴三元锂正极
+ 石墨负极
+ 单晶体高电压平台
+ 凝胶电解质
+ 叠片工艺（刀片电芯）
+ CTP无模组pack工艺；
欣旺达“镍5系电池” ＝
5系NCM三元锂正极
+ 石墨负极
+ 单晶体高电压平台
+ 液态电解质
+ 卷绕工艺（方形电芯）
+ 大模组pack工艺；
其中，
宁德时代与欣旺达的5系NCM三元锂材料前驱体供应商是一样的，
比亚迪与蜂巢的刀片电芯工艺模式是一样的，
宁德时代、比亚迪、蜂巢的CTP无模组pack工艺是一样的，
宁德时代、比亚迪、蜂巢、欣旺达的单晶体高电压平台工艺是一样的。
所以，刀片电芯≠刀片电池，因为它们的技术内涵所指代的范围不一样。
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【 在 FLYBBS 的大作中提到: 】
: 目前看叠片工艺应该淘汰其他工艺了吧？
: 我说比亚迪的刀片电池怎么感觉很熟悉，原来是又发明（炒作）了一遍轮子。
: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
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对的，A3是NCA。
【 在 i925XE 的大作中提到: 】
: A3应该是NCA吧
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: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
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在电芯材料的本征安全性及链式反应阻断能力方面，LFP＞NMx>5系NCM>8系NCM;
在极片工艺的本征安全性方面，叠片＞卷绕，
在极片工艺的能量密度方面，叠片＞卷绕，
在电芯材料的比容量方面，LFP＜5系NCM＜NMx<8系NCM;
所以，在使用同样的单晶体改性工艺、同样的CTP无模组pack工艺的情况下，
在整组电池包的安全性方面，
LFP+叠片工艺＞NMx+叠片工艺＞5系NCM+卷绕工艺，
（从可量化指标来说，行业标准要求电芯温度差＜5℃，LFP+叠片工艺可以做到＜1℃，而“5系NCM+卷绕工艺”只能做到＜3℃。）
在整组电池包的能量密度方面：
NMx+叠片工艺＞5系NCM+卷绕工艺＞LFP+叠片工艺。
所以，在短期布局规划中，宁德时代只会在2021和2022年主推“5系NCM三元锂+卷绕工艺”电池；从2023年开始，宁德会采用NMx，叠片工艺也可能会逐渐采用——因为它刚投产的两个基地中，卷绕工艺生产线所消耗的融资金额太多，需要等一段时间折旧期。
【 在 tgftgf163 的大作中提到: 】
: 这么说，长城的电池可能能量密度最大，相对也比较安全
: 【 在 FHWYSH 的大作中提到: 】
: : 1. 与卷绕工艺相比，叠片工艺的优点是：内阻低、极化小、析锂概率低、充放电倍率高、极片变形小、热稳定性高；
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