リチウム電池は人類の未来ですが、リチウム電池の未来はどこにあるのでしょうか。

日本の燃料電池が未来を代表していると考える人々は、ガソリンスタンドを給油所に置き換えて、ガソリン車の時代に立ち往生しています。

ウルトラコンデンサーは、鉄道輸送のエネルギー回収、タワークレーンのエネルギー回収、自動車の運動エネルギー回生装置など、特定の分野でかけがえのない利点があります。パワービークルの分野では、エネルギー密度とコストのために、将来的には実現可能な技術ルートにはなり得ません。

したがって、次の電気自動車革命では、リチウム電池が真の主役になることは間違いありません。これは、揺るぎないラインの次の10年または20年ですらあります。

そして、10年の開発の後にリチウムパワーバッテリーがあれば、マッチング後に安定した、完全で成熟したものを形成するために、業界チェーン全体が上から下になります（産業支援は巨大な堀で成熟しており、業界チェーン全体は何兆もの投資を必要とする可能性があります、これ他の新しい技術ルートは克服できない障壁です）、リチウムパワーバッテリー技術は揺るがしにくいです。

したがって、リチウム電池はリングの誰もが認めるチャンピオンです。

しかし、リチウム電池技術ルートにはさまざまな技術ルートがあり、おおよそリチウムコバルト酸、チタン酸リチウム、リチウムマンガン酸、リチウムフェライト、三元電池などがあり、友人はこれらの技術ルートのどれがより有利であるかについてもっと心配するかもしれません。

この問題を明確にするために、著者はこの論文で一連の詳細な議論を行います。コメント後の友人の欠点は修正することを躊躇しません。

プライマリ

コバルト酸リチウム：リサイクル性能が低く、非常に希少なコバルト金属を多数使用しているため、欠点は明らかであり、運命は決まっています。

次にチタン酸リチウム：高い充電率、長寿命。ただし、明確な欠点があります。エネルギー密度が低すぎるため、コストが高くなります。

その特性はウルトラコンデンサーと似ていますが、この致命的な欠陥により、パワーバッテリーの主流になることもできず、予備選挙で目立つことはできません。

第三に、マンガン酸リチウム：低コスト、高充電率。しかし、高温性能が悪く、循環が良くありません。

そのため、パワーバッテリーとしてマンガン酸リチウムを直接選択することはめったにありませんが、ニッケルやコバルトなどの改質バッテリーを添加してニッケルコバルトマンガンバッテリーとし、さまざまな性能のバランスをとっています。

しかし、これらの改善の後、それはもはや単純なマンガン酸リチウム電池ではなく、一種の三元電池です。

この議論の結果は、マンガン酸リチウムも排除されるべきであることを示しています。

リチウム電池のすべての技術ルートの中で、リン酸鉄リチウム対三元電池が最も密接に関連しています。

リン酸鉄リチウムは安全性が高く寿命が長いが、エネルギー密度が低く、低温性能が低く、一貫性が低い。

三元電池は、エネルギー密度が高く、一貫性があり、低温性能が良く、コストが低いが、安全性能が低く、サイクル寿命はリチウム鉄電池ほど良くない。

現在、リン酸鉄リチウムの最も成熟した産業チェーンは中国にあり、関連分野で多くのコア技術を持っています。三元電池は日本と韓国に代表され、より成熟しています。

したがって、対立の2つの技術ルートは、中国対日本と韓国の方が多い。

昨年もこの問題を日々考え、関連分野の記事をたくさん読んだり、関連分野の技術専門家へのインタビューをたくさん読んだり、2つのパワーリチウム電池技術ルートの長所と短所を考えたりしました。 。

ついに今日、私はより明確な理解を持っていると思います。この記事を1年以上ドラッグして完成させることを決意しました。正式なスタートの決勝戦は、言うまでもありません。

最終

パワーバッテリーの性能を評価するには、おおよそ7つの側面があります。

1.セキュリティ

2.エネルギー密度

3.サイクルライフ

4、コスト、

5.充電率

6、バッテリーモノマーの一貫性

7.低温性能

適格な技術ルートとして、上記の側面のいずれにも明らかな欠点があってはなりません。すべての面でバランスの取れたアプローチだけが実行可能なルートになり得ます。

1.セキュリティ

リン酸鉄リチウム電池には明確な利点があります。分解する温度が480°を超え、針、火災、その他の厳しいテストに合格する可能性があります。

アルミニウムニッケルとコバルトの三元セルで表され、180°で分解してガスを放出し、より激しい反応を起こします。

その結果、鉄リチウム電池が迅速に勝利しました。

2.エネルギー密度

リン酸鉄リチウム電池の素材のため、放電プラットフォームの電圧は低く、わずか3.2vです。また、圧縮密度は非常に低く、約2.2〜2.5であるため、リン酸鉄リチウム電池の理論エネルギー密度はわずか178wh / kgと低くなっています。

リン酸鉄リチウム（002594）の大手メーカーであるBYDは、セルのエネルギー密度の147wh / kgを達成し、BYDのバッテリー事業部門のボスであるwang wenfengは、160wh / kgのリチウム鉄を達成すると宣言しました。 2018年のリン酸塩。

これはかなりの成果ですが、このバッテリーラインのエネルギー密度の理論上の上限に近づいており、今後さらに改善することは困難です。

それどころか、ニッケルコバルトアルミニウム（NCA）ターナブルバッテリー（Teslaが採用）、現在の18650バッテリーのエネルギー密度は245wh / kgであり、将来モデル3で使用される20700バッテリーは300wh /を超えるエネルギー密度を達成するはずです。 kg。

多くの国内メーカーは、ニッケル-コバルト-マンガン（NCM）の三元リチウム電池技術ルートを選択しています。その理論的なエネルギー密度線は280wh / kgです。 djiuavで使用されているリチウム電池はこの種のリチウム電池です。

パラメータを見てきました。大規模生産後、ニッケル・コバルト・マンガンリチウム電池のエネルギー密度は、理論密度の上限を超えた190wh / kgのレベルに達する可能性があり、まだまだ改善の余地があります。

近い将来、理想的なエネルギー密度は230wh / kgを超える可能性があり、バッテリーパックの全体的なエネルギー密度は200wh / kgを超える可能性があり、リン酸鉄リチウムよりも約40％高くなります。

さらに、リン酸鉄リチウムは圧縮密度が低いため、同じバッテリー容量でリン酸鉄リチウムの量が多くなります。

BYD e6バッテリーパックとTeslaモデルのバッテリーパックを比較して計算した結果、同じバッテリー容量で、リン酸鉄リチウムの量はニッケル-コバルト-アルミニウム三元バッテリーの量より48％多いと結論付けられました。

エネルギー密度と安全性の2つのパラメーターを組み合わせると、エネルギー密度と安全性の2つの指標が天敵のペアであることがわかります。実際、物理学と化学の最も単純な知識から、エネルギー密度が高いほど、不安定で不安定であることがわかります。

3.サイクルライフ

パフォーマンスのこの側面を評価するとき、私がさらされている情報は私に頭痛の種を与えます。

例としてリン酸鉄リチウムを取り上げます。その寿命は2000回だという記事もあります。王伝福は、彼のリチウム鉄電池の寿命は4000倍以上に達する可能性があると言います。

データのこのような大きなギャップは私をめまいにさせます、正しい認識を得るために繰り返し注意深くスクリーニングする必要があります。後で、上記のステートメントは「良い」と思いましたが、評価基準が異なります。

バッテリー寿命が2000倍しかない場合は、1Cの充電率で充電と放電を繰り返し、バッテリー容量が公称容量の80％を下回るとバッテリー寿命は終了したと見なされます（これは非常に厳密な充放電テスト、および1Cレートは、バッテリーが1時間で完全に充電されることを意味します）。

王氏の4,000は、すでに道路上にある多数のe6操作に基づいて、通常の条件下で測定される可能性が高くなります。

結局、いわゆる2万回は全使用サイクルでの結果です。

電池容量が規格の80％を下回っているため、電池を完全に使用できないわけではありません。結局のところ、容量の80％はまだあります。このとき、バッテリーを取り外して、エネルギー貯蔵発電所のカスケードとして使用できます。

いずれにせよ、リン酸鉄リチウムの寿命は三元電池よりもかなり長いです。

三元電池1C充電・放電率約800回の繰り返し充放電、実際の容量は公称容量の80％を下回っています。この観点から、鉄リチウム電池は三元電池の3倍の寿命です。 。

ただし、実際の使用ではそうではありません。リン酸鉄リチウム電池の一貫性を制御することは難しいため、リン酸鉄リチウム電池の電池パックの全体的な寿命は短く、三元電池の3倍の寿命ほど誇張されていません。

しかし、とにかく、サイクル寿命の観点から、鉄リチウムが勝ちます。

4、コスト、

正極材料に希土類金属を使用していないと考える人もいますが、三元電池はコバルトやニッケルなどのより価値のある金属を使用しているので、リン酸鉄リチウムの方が安いと考えるのが妥当です。実際には誤解です。

リン酸鉄リチウムの放電電圧は3.2v、三元電池の放電電圧プラットフォームは3.8vです。放電電圧が高いほどバッテリー容量が大きくなります。つまり、同じ材料消費量で3成分バッテリーの容量が大きくなります。

または、その逆も当てはまります。三元電池は、同じ容量でより少ない原材料を消費します。

特に、過去4回のワンユアンビアオ炭酸リチウム価格から現在の150000元まで上昇するためにリチウム電池が必要な場合、ポーチテックセンター（002074、株式）のリー会長によると、炭酸リチウム材料の消費量、リチウム鉄電池のコストの問題は明らかです。データ、現在の中国の玄ハイテク三元電池ですが、10〜15％のコストよりも低いリチウム鉄電池。

三元電池は現在、アルミニウムが多く、ニッケルが多く、コバルトが少ないため、高価なレアメタルの消費量が削減されています。

昨年世界中で生産された98,000トンのコバルトのうち、40％がリチウム電池に使用されており、大量ではありません。また、コバルト資源は依然として供給過剰の状態にあり、現在の20万元/トンの価格は歴史的に低い水準にあります。

昨年のリチウム電池業界のブームはコバルト資源の急増につながりませんでした。さまざまな要因が、三元電池よりもリチウム鉄電池の現在のコストにつながります。

しかし、動的な方法でコスト比較を見てください。リン酸鉄リチウムは、炭酸リチウムブームの前の三元電池よりもわずかに低コストであることがわかります。

一方、炭酸リチウムのように、コバルトの需要が来年の供給を4倍、さらには5倍上回ると、三元電池のコストが上昇します。

つまり、2つの技術ルートのコストは特定の時点で違いはなく、上流の原材料の価格には大きな関係があります。

長期的には、炭酸リチウム150000 /トンの価格は持続可能ではないと思います。なぜなら、リチウムは不足している資源ではないため、国内の空のLiYe（002466、株）、Jiangxi feng LiYe（002460、株）、炭酸リチウム生産などの多くのメーカートン当たりのコストは約29000〜35000元であり、ブルーディビジョンLiYeの子会社であるソルトレイク株（000792、株）はわずか19000元/トンであると主張しています。

現在、炭酸リチウム産業は収益性の高い産業です。 ３万元の費用と１５万元の価格は５倍に上がった。

莫大な利益の誘惑は当然、生産の狂った拡大です。産業チェーン全体の企業は生産能力の拡大を倍増させており、ランケチジウムの拡大はさらに10倍以上になっています。需要は伸び続けるものの、生産能力の拡大はさらにクレイジーです。

近い将来、上流の原材料の価格が変化した場合、炭酸リチウムまたは三元のコストが高いか低いかは不明です。

今期、彼らは平等です。

5.充電率

結論として、リン酸鉄リチウムはパックを大幅にリードしています。

実際、一昨年のバッテリー寿命の精緻化で結論を出すことができました：高い充電率のリン酸鉄リチウムバッテリー、寿命は3つのバッテリーよりも大幅に優れています。

アメリカの会社a123（現在は万向の子会社）は、25℃のレートで充電できるリン酸鉄リチウムバッテリーをラボに構築しました。

充電-放電比、鉄-リチウムが大幅に出ています。

6、バッテリーモノマーの一貫性

ニッケル-コバルト-アルミニウム三元を使用したテスラモデルのバッテリーパックには、7,000個の小型バッテリーが直列および並列にあります。バッテリーの一貫性に問題がある場合、直列バッテリーはバレルの原理を持っているため、結果は悲惨なものになり、パフォーマンスが最も悪いものがバッテリーパックの全体的なパフォーマンスに影響を与えます。

しかし、2014年モデルの秦ハイブリッド電気自動車でリン酸鉄リチウムを使用するという問題は、多くの問題を引き起こしました。 13kwhのバッテリーが調整され、1年以上使用した後、多くの車の所有者は、深刻な減衰があった8kwhのバッテリーしか充電できないと報告しました。

リン酸鉄リチウムの方が寿命が長いとは言いませんでしたか？どうしてそのような現象が起こるのでしょうか、これは実際にはバッテリーのモノマーの一貫性の問題です。

実際、bydの2014年の「秦」電気自動車で使用されているバッテリーのほとんどは、個別に取り出しても問題がない可能性があります。バッテリーは、バランスを取るために工場に戻った後も元の性能に戻すことができますが、バッテリーをグループに入れると問題が発生します。

実際、バッテリーの一貫性の問題を解決するには2つの方法があります。 1つは、プロセスをアップグレードし、ファクトリオートメーションのレベルを向上させ、精度を制御することです。

2014年、Qinは27AHバッテリーを使用し、BYDK9は270ahバッテリーを使用しました。秦と比較して、K9は問題が少ないか、バッテリーの一貫性さえありません。

最後に、バッテリー管理システム（BMS）の改善において、ヨーロッパ、アメリカ、日本に遅れをとっています。

2014年の秦のモデルと比較して、2015年に発売された秦は、新しいバッテリー管理システムの使用により、バッテリーの各セクションに、より良い制御を容易にするコントローラーと追加の8個のバッテリーが装備されています（つまり、実際の容量は公称値よりも大きくなります）。

バッテリーの一貫性は多くの点で取り上げられてきましたが、いずれにせよ、リン酸鉄リチウムは一貫性の点で三元バッテリーよりも遅れています。このゲーム：3勝。

7.低温性能

結論は明らかです：リン酸鉄リチウム低温性能、三元より良い。

電気自動車は冬の距離が短くなりますが、リン酸鉄リチウム電池の場合は問題が悪化します。しかし、いくらですか？

話すための明確なデータを考え出す必要があります。たとえば、範囲が400kmの新しいBYDe6は、冬に入った後、範囲が元の60％、つまり240kmしか達成できないと報告しています。

しかし、これはバッテリーのせいではありません。すべてヒートビルジのコールドシュリンクの単純な原理に基づいています。冬に入った後、車のタイヤの空気圧が低下し、子供がダウンすることが寿命を縮める最も重要な理由であることがわかっています。所有者はタイヤの空気圧とフットワークに注意を払い、寿命は公称70％〜75％、ほぼ300 kmの範囲、公称400 km、100km未満に戻すことができます。

問題は、100キロメートルの範囲はどこにあるのかということです。答えはエアコンにあります。

従来の燃料車のエネルギー変換効率は30％未満で、残りの70％は廃熱の形で分配され、冬には暖かい空気をオンにした車はガソリンを追加消費する必要がなく、送信するだけで済みますエンジンからキャブに排出される廃熱。

しかし、電気自動車の電気モーターのエネルギー変換効率は90％に達し、追加の廃熱はありません。冬にエアコンをオンにしたい場合は、バッテリーのエネルギーを余分に消費するだけです。したがって、範囲の縮小は、リン酸鉄リチウムの低温性能のせいではありません。

3元のバッテリーを使用するBaicev200も、冬に大幅に削減されました。さらに、全体的なバッテリー容量が少ないため、元の範囲はわずか200kmでした。 30％の割引後、残りわずか140kmでした。

ナノ材料やカーボンクラッディングなど、冬用のリン酸鉄リチウム電池を準備する方法もいくつかあります。これを行うためのより簡単で効率的な方法は、電池パックを加熱することです。

まとめると、リン酸鉄リチウム電池パックの全体的な性能に対する低温の影響

しかしとにかく、低温性能はリン酸鉄リチウムのショートボードになります、このゲームは3元勝ちます！

上記の7つの側面からの分析は、パワーバッテリーの新エネルギー指数のほぼすべての側面をカバーしています。 7回の対戦では、三元と鉄リチウムが激しく戦い、激しく争われ、勝者と敗者、さらには得点がありました。

それで、これらの7つの試合の後、審判である私は最終的な結論を出すことができますか？それとも、読者と視聴者はあなた自身の内面の判断を下しますか？ふさわしいチャンピオンは誰ですか？

審判として、多くの分析と議論の末、残念ながら私はより良い結論に達することができないと言うことができます。そのため、このゲームにはチャンピオンまたは両方のチャンピオンがいません。

解像度

この結果を聞いて、一部の人々は怒りたいと思うかもしれません、海の海は7000の言葉を吐き出し、みんなに多くの時間と愛情を浪費します、ここを読んで予期せず結論を導きました、私はこれに勝るものはありませんか？ ！待って、見続けましょう。

簡単な結論を出して、誰が良いのか、誰が悪いのかを直接伝えることはできませんが、特定のアプリケーション環境によっては、ある面では長所が強調され、一部の面では短所が隠されるため、特定のアプリケーション環境に基づいて明確な答えを出すことができます。

1.エネルギー貯蔵アプリケーションの状況

あなたは賭けます！地滑り的勝利を収めたリン酸鉄リチウムの適用シナリオ。

数千キロワットまたは数万キロワットのバッテリーが、電力貯蔵ステーションに積み重ねられることがよくあります。三元電池を使用する場合は、大量の爆弾を積み重ねるのと同じです。

リン酸鉄リチウムの長寿命は、エネルギー貯蔵の用途需要とも一致しています。エネルギー貯蔵発電所は郊外に建設されることが多いため、土地やスペースに問題はなく、リン酸鉄リチウムのエネルギー密度が低いという欠点を覆い隠しています。

特に、送電網の周波数変調を備えたエネルギー貯蔵発電所として、高速での充電と放電が必要になることが多く、鉄リチウムの充電速度もこの要求に応えます。エネルギー貯蔵アプリケーションのシナリオでは、リン酸鉄リチウムの欠点はもはや欠点ではありませんが、利点は非常に顕著です。

したがって、このアプリケーションシナリオについて考えると、リン酸鉄リチウムは誰もが認めるチャンピオンです。

2.Uavバッテリー

言うまでもなく、鉄リチウム電池を搭載したドローンを見たことがありますか？

間違いなく、これは別の極端なアプリケーションシナリオであり、三元リチウム電池が市場シェアの100％を占めています。

エネルギー密度の固有の欠点は、鉄リチウム電池がドローンで使用できないことを意味します。

uavリチウム電池の分野では、三元電池が勝ちます。

3.電気バスおよび電気商用車

これらの車は、重くて広いスペース、重量に対する感度が低い、バス、乗客数が多いためバス、高い安全要件があります。

これらの車は、長い運転時間とバッテリー寿命に対する高い要件を備えており、リン酸鉄リチウムの利点を正確に発揮し、リン酸鉄リチウムの欠点を覆い隠しています。

そのため、リン酸鉄リチウム技術のリーダーであるBYDは、純粋な電気自動車をバス、電気フォークリフト、電気トラックに適用する際に主導権を握っています。リチウム鉄電池の安全性、高い充電および放出速度、長寿命の信頼性を備えています。

しばらく前に、州は3元のバッテリーバスのカタログ宣言を一時停止しました。実際、ある程度、3元のバッテリーはこの分野では適用されないと宣言しました。将来的には、電気バスや商用車の分野で、リン酸鉄リチウムが勝ちました。

4.プラグインハイブリッド車

この分野での論争は小さいです。リン酸鉄リチウムは現在の電気自動車の主な推進力ですが、byd自体はこの技術的なルートを放棄する準備ができています。

Qin-tang 100から、BYDのプラグインハイブリッドは完全にニッケル-コバルト-マンガン三元電池に変換されます。このシフトの背後にある主な理由は、小型のリン酸鉄リチウム電池の一貫性にあると思います。

この分野では、3勝。

5、純粋な電気乗用車

これは別の戦場です。まず、電気乗用車で使用されるリン酸鉄リチウムは大きなモノマーであり、それぞれが最大0.82 KWHの容量を持ち、プラグインハイブリッドで使用されるモノマーの10倍です。

たとえば、ev300のバッテリーは58個で、モデルの7,000個のバッテリーの数分の1です。

セルの数が少ないため、各セルに制御ユニットを配置することで、大きなセルでは問題にならない一貫性の問題を最小限に抑えることができます。

しかし、それは、はるかに複雑な全電気乗用車事業でリン酸鉄リチウムが勝つという意味ではありません。

リン酸鉄リチウムの密度が低く、同じ容量での重量が大きいため、リン酸鉄リチウム電池を使用した純粋な電気自動車は、自己重要であり、エネルギー消費量が多くなります。 baic ev200kmの14kwhの消費電力と比較して、byde500kmの消費電力は約16kwhと高くなっています。

また、乗用車の1日平均走行距離は46キロメートルで、バスの1日平均走行距離230キロメートル、タクシーの1日平均走行距離400キロメートルよりもはるかに短い。その結果、リン酸鉄リチウムの長寿命を実現することはできません。

安全性の面では、自家用乗用車は安全性の面でバスほど厳格ではありません。ただし、これは安全性を無視できるという意味ではありません。テスラモデルの三元バッテリーパックの重量が900kgである理由は、バッテリーパックを保護するために追加の保護装置が必要なためです。

つまり、純粋な電気乗用車では、2本のバッテリーラインが膠着状態にあります。

日常生活の中で平均100キロの消費電力を感じることができ、エネルギー消費量の削減が国の要求と方向性であるため、純粋な電力の分野では2つの技術ルートが長い間共存する可能性があります。三元パワーはやや優れています。

上記の5つのアプリケーションシナリオを要約すると、鉄リチウム電池と三元電池は、特定の分野で異なる利点があることがわかります。鉄リチウムは、エネルギー貯蔵と商用車に適しています。 Ternaryは、プラグインハイブリッド車、乗用車、無人航空機などの分野に適しています。

私たちの国の新エネルギー車が商用車の分野で主導権を握っているため、過年度には鉄リチウム電池をもう少し使用しています。電気自動車革命の深化、乗用車販売の爆発的増加に伴い、三元電池の割合は徐々に増加していきます。

しかし、両者は長い間共存し、中国の大手電池会社は間違いなく両足で歩く戦略を選択するでしょう（三元電池と鉄リチウム電池の両方を生産する）。

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