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-电池材料如何影响电池成本和性能?

更新时间:2021-03-19
本文摘要:动力电池作为新能源汽车的心脏,是新能源汽车的命脉所在,其重要性不言而喻。

动力电池作为新能源汽车的心脏,是新能源汽车的命脉所在,其重要性不言而喻。影响电池成本和性能的关键因素主要有四个方面,分别是:电池材料、生产能力、电池容量和电池速度。

本篇主要讲解电池材料对电池成本和性能的影响。锂离子电池主要由负极材料、负极材料、电解液、隔膜等构成。

在锂电池成本包含中,负极材料占到19%,负极材料占到9%,电解液占到13%,隔膜占到21%、其他材料(如铜箔、铝箔等)大约占到38%。电池的性能受所中选化学材料的影响。目前,负极材料主要还包括磷酸铁锂(LFP)、镍钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)和锰酸锂(LMO)等,负极材料主要是石墨、钛酸锂(LTO)等。

与其他电池比起,NCM和NCA的主要优势在于具备更高的能量密度,而LFP则具备更高的循环寿命和安全性性能。根据其各自的特点,目前NCM和NCA主要用在轻型车上,LFP主要用在客车上。电池材料如何影响电池成本?国际能源署(IEA)公布的报告回应,目前电池每千瓦时的成本随着能量密度和材料有所不同而变化。

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镍钴锰负极材料的能量密度与镍的含量成正比。能量密度低则在一定量活性材料中存储的能量多,在其它条件完全相同的情况下,这就减少了每单位能量的生产成本。例如,从NCM111到NCM622,镍含量占比从1/3减少到60%,其成本可减少7%。

不过,镍含量的减少不会使电池热稳定性减少,所以在用于这些新材料取得成本效益之前,必需解决这一挑战。此外,使用较较少依赖像钴这样便宜的元素的电池化学材料,需要节约成本,且减少对钴价的敏感性。假如钴的价格从每公斤80美元涨120美元,将使NCM111的电池包成本增加9%,而NCM811只减少2.5%。

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据报导,土耳其裔美国科学家Kevin Sahin发明者了可以增加动力电池钴含量的新技术――GEMX,这项电池技术需要使电池钴含量从目前广泛使用的20%用料大幅度减少到4%。


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