動力電池“三國之爭” 究竟哪種更適合電動客車？

剛剛過去的2016年，是客車電池技術(shù)路線熱鬧碰撞的一年：關(guān)于磷酸鐵鋰和三元哪種更適合客車，年初出臺 “暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄”在年底解禁，2017年首批新能源汽車新車型公示，即工信部發(fā)布第293批《道路機(jī)動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》共有5款客車使用三元電池。而在客車行業(yè)沸沸揚(yáng)揚(yáng)一整年的董明珠(格力)收購銀隆過程中，鈦酸鋰被越來越多的人關(guān)注。2017年2月20日，深圳五洲龍客車的母公司京威股份也宣布投資一家鈦酸鋰電池企業(yè)。

那么，磷酸鐵鋰、三元、鈦酸鋰究竟哪種更適合電動客車？請看下面我們的對比分析：

磷酸鐵鋰：

磷酸鐵鋰電池是指正極材料采用磷酸鐵鋰，負(fù)極材料采用石墨。這種電池?zé)岱€(wěn)定好，安全性高，價格低，循環(huán)壽命長，目前廣泛應(yīng)用于電動客車。

“十五”期間，科技部電動汽車重點(diǎn)專項(xiàng)起步開始推動中國電動汽車動力電池的研發(fā)，當(dāng)時主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池;到“十一五”的時候，主要是磷酸鐵鋰電池，應(yīng)該說磷酸鐵鋰電池的發(fā)展支撐了國家“十二五”電動汽車的發(fā)展;到“十二五”，科技部重點(diǎn)的研發(fā)轉(zhuǎn)向了三元鋰離子電池，這在一定程度上，引起了三元和磷酸鐵鋰的技術(shù)路線之爭。

正如上文所說，磷酸鐵鋰由于應(yīng)用較早，新能源推廣前期的一些電池產(chǎn)品良莠不齊，個別品牌的電池衰減嚴(yán)重，已經(jīng)影響到了用戶的正常使用，這些早期數(shù)據(jù)成為當(dāng)下其他技術(shù)路線的主要競爭依據(jù)。不過，現(xiàn)在國內(nèi)一些優(yōu)秀企業(yè)，比如寧德時代等已經(jīng)能保證8年的電池壽命。

此外，由于2016年底之前，國家更支持波谷充電的慢充式磷酸鐵鋰，導(dǎo)致一些用戶的站場建設(shè)和日間運(yùn)營受到了一定影響，從側(cè)面助推了快充電池的用戶好感度。

但是，磷酸鐵鋰相對其他技術(shù)路線而言，技術(shù)較為成熟，測試較為完整，因此，以清華教授歐陽明高和863電動車重大專項(xiàng)動力電池測試中心主任王子冬等為代表的眾多專家們至今力挺磷酸鐵鋰應(yīng)用于大客車，主要是出于對安全性的考慮。

雖然各種技術(shù)路線越來越多樣化，但純電動客車搭載磷酸鐵鋰還是主流，而且磷酸鐵鋰在我國動力鋰電池產(chǎn)量中目前占比仍高達(dá)68%之多。不過，按照《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,到2020年,動力電池模塊比能量達(dá)到300Wh/kg以上，這個要求對磷酸鐵鋰壓力較大。

目前，國內(nèi)客車用磷酸鐵鋰的廠家主要有比亞迪、寧德時代(CATL)、中航鋰電等，寧德時代總裁黃世霖近日接受采訪時說：寧德時代目前已經(jīng)完成了10-15分鐘快充的磷酸鐵鋰技術(shù)。

三元鋰：

三元鋰電池是指正極材料中，除了鋰外，還有鎳鈷錳，或者鎳鈷鋁三種金屬。三元鋰電池相對磷酸鐵鋰的價格要稍微高一些，但它具有能量密度高、循環(huán)壽命長、成本低、利于整車輕量化等優(yōu)點(diǎn)。不過，相比磷酸鐵鋰電池來說，三元熱穩(wěn)定性稍微差一些，需要電池和整車廠家做好電池的熱管理。換句話說，三元電池對廠家的技術(shù)要求更高一點(diǎn)。

從全世界來看，三元電池制造一致性比較突出的是日韓電池企業(yè)，這些企業(yè)目前都在中國設(shè)廠，其中多為合資企業(yè)，雖然這幾家企業(yè)2016年在中國客車市場推廣受挫，但國際大型集團(tuán)公司實(shí)力不容小覷。隨著電池原材料不斷上漲，國內(nèi)電池企業(yè)公認(rèn)，日韓電池企業(yè)的出貨價格已遠(yuǎn)不能覆蓋生產(chǎn)成本，那么2017年三元解禁，對國內(nèi)同行必將造成極大沖擊。

因?yàn)槿姵卦诔擞密嚪矫娴膽?yīng)用成績斐然，目前國內(nèi)主流動力電池企業(yè)也在謀求逐步擴(kuò)充三元產(chǎn)能。工信部主導(dǎo)制定的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中明確提出，2020年動力電池模塊比能量要達(dá)到300Wh/kg，三元電池是最有潛力達(dá)到要求的技術(shù)路線，預(yù)計(jì)未來對三元電池的需求量,將會呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。

2016年初工信部暫停三元電池客車列入《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》，主要原因還是三元電池產(chǎn)品本身用于客車的安全性開發(fā)和驗(yàn)證還不夠，其次還包括三元電池的評價體系還不完善。時間過去整整一年，雖然政策解禁，但各個三元廠家的客車安全性開發(fā)驗(yàn)證和評價體系是否完備，還需要了解和甄別。

鈦酸鋰：

自從知名企業(yè)家董明珠宣布進(jìn)軍新能源汽車行業(yè)以來，“鈦酸鋰”電池就成為整個客車產(chǎn)業(yè)鏈的熱詞。董明珠最終參股的珠海銀隆，其核心技術(shù)就是品牌為“銀隆鈦”的鈦酸鋰電池。

相對于董明珠青睞鈦酸鋰的高調(diào)表現(xiàn)，2017年2月20日，深圳五洲龍客車的母公司京威股份宣布在寧波投資20億就顯得格外安靜，但我們還是注意到，寧波京威的主營恰恰就是鈦酸鋰。這意味著，搭載自家生產(chǎn)鈦酸鋰電池的中國客車企業(yè)又多了一家。

鈦酸鋰電池是指用鈦酸鋰代替石墨作為負(fù)極材料的鋰離子電池，其正極材料可以是磷酸鐵鋰和三元鋰等。鈦酸鋰電池的循環(huán)壽命長，能夠?qū)崿F(xiàn)萬次以上的充放電循環(huán)，高于普通鋰電池。而且鈦酸鋰快速充電性能非常好，其充電倍率不但達(dá)到與磷酸鐵鋰和三元相當(dāng)?shù)?C，還能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)超級電容器10C的倍率充電。這從另一方面證明鈦酸鋰的用途其實(shí)非常廣泛。

如果說銀隆鈦面市時間還不夠長，那么從2010年底至今，首倡快充公交的微宏已經(jīng)有超過3000多套改性鈦酸鋰電池裝配在公交車上，其中在重慶已運(yùn)營6年，近期抽查證實(shí)電池容量衰減不超過7%。

但是鈦酸鋰電池有兩個很大缺點(diǎn)：能量密度低，而且價格很高。關(guān)于能量密度低指標(biāo)，其實(shí)是與續(xù)駛里程相對應(yīng)。也就是說，在客車整車體積一定，有效載客量不變的情況下，搭載同樣體積的電池，則三元行駛里程最長、磷酸鐵鋰其次，而鈦酸鋰明顯有較大劣勢。

換個角度闡述：由于鈦酸鋰電池的體積和重量較大，這意味著客車的載客量必然下降。正因?yàn)槿绱?，鈦酸鋰注定只能?yīng)用于客車并且采用快充的方式。

雖然工信部2016年12月30日出臺的“關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補(bǔ)貼政策的通知”更多地照顧到了快充電池，但通知里還一兩條：“設(shè)置動力電池能量密度門檻”，這個補(bǔ)貼門檻導(dǎo)致鈦酸鋰只能按充電倍率核算，具體見通知里的下表：

新能源客車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。補(bǔ)貼金額=車輛帶電量X單位電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)X調(diào)整系數(shù)

(調(diào)整系數(shù)：系統(tǒng)能量密度/充電倍率/節(jié)油水平)

延伸：

工信部2016年12月30日出臺的“關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補(bǔ)貼政策的通知”，針對動力電池，提出引入動力電池新國標(biāo)，安全性、循環(huán)壽命、充放電性能等指標(biāo)要求當(dāng)中，安全性放在了第一位，循環(huán)壽命放到第二，“能量密度門檻”放到了第四?？紤]到中國新能源客車市場對政策的依賴性比較顯著，因此用戶選擇電動客車時要更多的關(guān)注占到40%以上成本的電池。

除了上述磷酸鐵鋰、三元鋰、鈦酸鋰之外，當(dāng)前和未來國內(nèi)客車電池還將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多元化，比如即將市場化的燃料電池，比如微宏2013年開始推出的比鈦酸鋰能量密度更高的多元復(fù)合鋰電池等等，都將為用戶提供更多的選擇。

還有些寒冷地區(qū)和“火爐城市”的用戶針對電池耐熱性耐寒性的問題提出疑慮，我們就此專門采訪行業(yè)資深工程師，據(jù)悉，電池耐熱性耐寒性與電池技術(shù)路線關(guān)聯(lián)不大，主要是需要電池廠家整包系統(tǒng)定向設(shè)計(jì)。也就是說，針對用戶地區(qū)氣候特性，做出恰當(dāng)定向設(shè)計(jì)，就能解決特別熱或特別冷的問題。

因此，我們建議用戶要針對不同的運(yùn)營線路，根據(jù)其運(yùn)營特性，比如往返里程、人流量、交通擁堵狀況、以及維護(hù)成本等方面，做出不同的技術(shù)路線選擇，并且最好能提前簽訂與電池壽命和技術(shù)相關(guān)聯(lián)的“產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)保協(xié)議”。只有通過全生命周期的整體考慮，才能真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)經(jīng)濟(jì)的合理采購。