鉅大LARGE | 點擊量：643次 | 2021年04月25日
磷酸鐵錳鋰+石墨烯將如何？比亞迪新電池材料的非主流評論
最近，比亞迪磷酸鐵錳鋰的技術(shù)被津津樂道。國家知識產(chǎn)權(quán)局的專利查詢系統(tǒng)中，還能查到一個比亞迪公司注冊的專利，將磷酸鐵錳鋰與石墨烯雙劍合璧，看起來頗為厲害。一向后知后覺的筆者，還在網(wǎng)上百度了一下相關(guān)的文章。
看到這句話時，不禁感嘆，電池組容量這個詞用的太妙了，讓人挑不出毛病了。為何這么說呢，筆者無聊之際，做了一組簡單的計算：
磷酸鐵鋰?yán)碚摫热萘?70mAh/g，放電平臺3.4V，材料能量密度是578Wh/kg；磷酸錳鋰?yán)碚摫热萘繛?71mAh/g，放電平臺4.1V，材料能量密度是701Wh/kg，比前者高21%。從容量上看，兩種材料的容量基本類似，差別只是后者有更高的放電電壓平臺，照此來看，電池的能量密度應(yīng)該能有20%的提高。當(dāng)前比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池的能量密度約是130Wh/kg，那么磷酸鐵錳鋰的電池理所當(dāng)然的能達到156Wh/kg，謙虛點說，確實能到150Wh/kg
磷酸鐵鋰離子電池
那么90Wh/kg的出處呢，筆者看有人評論說這是比亞迪以前的產(chǎn)品參數(shù)。乍一看，筆者也這么覺得。但是推敲之后，覺得有點不對勁。除了特斯拉直接使用18650電池以外，一般電動汽車的電池都是將電池成組使用的，也就是常說的Pack。那么按照當(dāng)前的產(chǎn)品規(guī)格，電芯能量密度在130Wh/kg的話，成組后90Wh/kg的能力密度還是靠譜的。因此筆者認(rèn)為，這90Wh/kg指的是當(dāng)下比亞迪電池組的能量密度，而后面的150Wh/kg指的是比亞迪新材料電芯的能量密度，只是后面定語省略了。這樣的文字游戲之下，讓人有能量密度提升了60%的錯覺，也會讓人感覺使用了新的電芯，續(xù)航里程可能有翻倍的新增……
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這讓筆者聯(lián)想起2007年比亞迪鐵電池問世時的情景，舊事不提，雖然技術(shù)的包裝是可以的，但是偷換概念的炒作就有點讓人不大舒服。
盡管如此，比亞迪近些年在知識產(chǎn)權(quán)的建樹還是值得肯定的。專利數(shù)也是國內(nèi)電池公司中的佼佼者。對國外公司的起訴，敢于應(yīng)訴甚至勝訴，也讓比亞迪在業(yè)內(nèi)名噪一時。以這個新型磷酸鐵錳鋰的電池技術(shù)來說，目前正處于公示階段，相信很快就能得到授權(quán)。這個技術(shù)如何，筆者不好妄斷。但是筆者還是想以自身粗淺的認(rèn)識，對這個新材料做一些思考。
首先，筆者想先要弄明白專利是什么？專利就是一個Idea，一個具有新穎性、創(chuàng)造性的、實用性的技術(shù)方法。而以筆者的相關(guān)經(jīng)驗，配方形式的方法，似乎更容易形成專利。按筆者的平時的一句笑談：大部分專利和產(chǎn)品之間關(guān)系很密切，距離很遙遠。保守的講，一個Idea，在實驗室執(zhí)行成功，就完全可以去申請專利。因此，專利很重要，它代表著方向。目前這個技術(shù)處于實驗室階段、中試放大階段、試生產(chǎn)階段還是批量生產(chǎn)階段，除了比亞迪自己，別人無從得知。希望相關(guān)產(chǎn)品盡快上市，也讓人們一探究竟吧。
其次，在比亞迪的專利里，已經(jīng)被妖魔化的石墨烯又出現(xiàn)了。似乎加入了石墨烯，電池的各項指標(biāo)都會提升。筆者說說自己對這種材料的理解。通俗的說，石墨烯作為一種新型的二維材料，其特點是有較大的比表面積。這就意味著，使用這種材料后，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域新增了，換言之，可以同時有更多的電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，此時從電池表觀上看，就是電池能使用更大的電流充放電。也就是電池的功率特性新增了。所以很多使用石墨烯材料的超級電池的報道，最大特點是快速充放電。由于石墨烯比表面積大，相對的，其密度較其他材料也偏低些，我們了解電池的能量密度與材料的壓實密度有很大的關(guān)系。因此使用石墨烯后，電池的能量密度不僅很難提升，在使用量較大的情況下，其能量密度可能還會有所下降。當(dāng)然，筆者相信，肯定有技術(shù)手段去權(quán)衡功率和能量的矛盾，但是從原理來看，石墨烯不是萬能的，除了他自身有很多問題要解決以外，它的使用效果，也是一把雙刃劍。
再次，這種新材料應(yīng)該可以對電池性能有所提升。以目前筆者掌握的資料來看，最樂觀的估計，可能能量密度可以提升20%左右。進步是必須值得肯定的，但是與市場的要求還是有一定距離的。其實筆者覺得更應(yīng)該關(guān)注的是，加入錳以后，產(chǎn)品的成本是否上升，一致性是否可以保證，循環(huán)壽命是否有影響這一類現(xiàn)實的問題，相比那點能量密度而言，可能更為重要。好的材料，要讓用戶充分體驗后，才會覺得好，但是假如因為成本和安全問題，連用的人都沒有，這個好的意義何在呢？這就如同一場足球賽，你假如想射門，前提你要先拿到上場的資格才可以。
最后，筆者想談?wù)勛约簩﹄姵氐睦斫狻ｋ姌O材料對電池來說，非常重要。可以說是電池的心臟。但是不是說光有一個好心臟，就可以解決所有的問題呢？想來答案肯定是否定的。電池雖小，五臟俱全。電極材料僅僅是電池的關(guān)鍵材料之一。同時，好的配方，也要有好的工藝去實現(xiàn)。就算單體好了，串并聯(lián)之后的性能又如何呢？成組的性能很大程度不是單體本身來決定的，而是單體的一致性來決定的。
一天，和一個同事閑聊這個磷酸鐵錳鋰的前景時，筆者笑談：能提升多少呢？別說磷酸鐵錳鋰，就算把鐵都換成錳，變成磷酸錳鋰，性能也就那樣了吧！可能這么說非常武斷，但是這種復(fù)合材料最好的效果是彌補單一材料的致命缺陷，而很難放大單一材料的優(yōu)勢。
比亞迪研發(fā)的新磷酸鐵錳鋰離子電池技術(shù)可以將電池組容量由原先的90WH/Kg提升至150WH/Kg，其能量密度水平已經(jīng)達到三元材料的密度。三元材料之所以成為未來的熱門，是未來有望在較低的成本下達到鈷酸鋰的性能。磷酸鐵錳鋰能達到的也只是目前三元材料的性能指標(biāo)。筆者突然覺得這是一個很有趣的提法，有點像《射雕英雄傳》里的裘千仞，成天說自己天下第一，但是五絕何時把他當(dāng)回事過？比較者是現(xiàn)實，被比較者則是未來的方向。筆者YY一下，也許這句比較，也是比亞迪默許了三元材料在未來更加有希望吧。也許有朝一日，比亞迪也會公布自己的三元材料吧。
