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決定鋰離子電池性能和成本的因素有哪些?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年12月23日  

未來數十年,電動汽車將得到較大規模的發展。據IEA預測,到2030年全球電動汽車保有量將從2017年的370萬輛增長至1.3億輛,年銷售量將達到2150萬輛。在這一場景下,年新增電池容量將從2017年的68吉瓦時增長至2030年的775吉瓦時,其中84%將用于輕型汽車。中國、歐盟、印度、美國的需求分別占到50%、18%、12%和7%。

關鍵驅動因素


自1990年問世以來,鋰離子電池在消費性電子產品、儲能(家用、公用事業)、電動汽車行業得到了廣泛的應用。隨著產能規模的擴大,其性能大幅提升、價格大幅下降。


將來,驅動鋰離子電池的成本下降和性能提升的四個關鍵因素是:化學材料、電池容量、生產規模和充電速度。
化學材料。電池的性能受兩極化學材料的影響。陰極材料主要包括鋰鎳錳鈷(NMC)、鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)、鋰錳氧化物(LMO)和磷酸鐵鋰(LFP);陽極材料大多數采用石墨,重型汽車中為增加循環壽命,也會使用鈦酸鋰(LTO)
電池容量與尺寸。電動汽車電池容量差異很大,在中國最為暢銷的三款小型電動汽車的電池容量為18.3~23千瓦時;歐洲和北美的中型汽車電池容量在23~60千瓦時;大型汽車的電池容量在75~100千瓦時之間。
生產規模。擴大生產規模以實現規模經濟是另一個重要因素。目前典型的工廠產能范圍大約為0.5~8吉瓦時/年,大多數工廠的產能約為3吉瓦時/年。按照單輛電動汽車20~75千瓦時的典型容量進行測算,單個工廠的產能相當于每年可以生產6000~40萬個電池組。充電速度。當前技術可以實現在40~60分鐘內充電80%。這一訴求增加了電池設計的復雜性,比如降低電極的厚度,這會增加電池的成本;降低電池的能量密度,從而縮短了電池的壽命。


經濟性的衡量


影響電動汽車與燃油汽車成本的主要因素包括:電池價格、車身大小(影響燃料經濟性與電動汽車的電池尺寸)、燃料價格以及年行駛里程。


電池價格方面,對于以鋰鎳錳鈷811/石墨為電極材料、產能規模在7.5~35吉瓦時/年、電池容量為70~80千瓦時的電池而言,到2030年的成本可降至100~122美元/千瓦時,與歐盟(93美元/千瓦時)、中國(116美元/千瓦時)和日本(92美元/千瓦時)的成本下降目標十分接近。


電動汽車與燃油車成本的差距會隨著行駛里程的增加逐漸減少,但電池的價格和汽油的價格對該差距的影響超過了車身大小。例如,電池價格等于400美元/千瓦時,電動汽車的競爭力非常小,燃油汽車將是更經濟的選擇。


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