浅议纯电动物流车动力电池选配问题

 

近日，笔者整理出了工信部286批《道路机动车辆生产企业及产品公告》公示名单，共有143款纯电动物流车进入新车公示，而搭载三元锂电池的车型有97款，搭载磷酸铁锂电池的车型有31款，其他类型的动力电池只有15款车型。

 

另外，根据数据显示，今年前四月份，三元锂电池和磷酸铁锂电池出货量与去年同期相比，都有所增加。其中，磷酸铁锂电池出货量为2.6Gwh，三元锂电池出货量高达771.51Mwh。

 

此外，2015年三元材料在专用车的渗透率为61%，需求达到1.1Gwh；2016年渗透率将会达到65%，需求为2.9Gwh；到2020年，渗透率将会达到80%，市场需求14.0Gwh。

 

可以看出，三元材料和磷酸铁锂在纯电动物流车中应用中逐渐占主流，而且三元材料的比重将会越来越大。但是，未来纯电动物流车到底采用哪种动力电池技术路线，不仅仅看动力电池技术与质量，还要看市场需求，以及行政手段等等。

 

一、为什么三元材料在纯电动物流车中占主流？

 

在国内，在纯电动物流车方面，运用最多的是三元锂电池技术路线，其次是磷酸铁锂电池。自然同一技术路线，各类厂家研发的动力电池参数也不尽相同，比如特斯拉和LG采用三元材料，无论从电池质量、续航里程、循环寿命、电池组能量密度来讲，参数都有所差异。而有些参数，它是随着技术不断升级，也在不断变化。所以，很多参数，只是一个绝对值。

 

下面我们来对比一下，各类动力电池正极材料优缺点，从而回答为什么三元材料在物流车中占主流的问题。

 

 

其一，从图表可以看出，即使是三元材料安全性不高，大部分物流车企业会经过综合考量，还是会采用三元锂电池技术路线，续航里程高、比容量大使用寿命长等优点。

 

其二，对于纯电动物流车而言，续航里程的高低，影响着车辆物流作业状况与效率。对于纯电动物流车而言，主要用于“末端物流”配送，城市搬运、宅配等市场，要求在一天之内能够保证运输任务，特别是在业务量比较繁忙的时间段，如“双11”，更需要大的续航里程。而续航里程的高低，主要受到电芯数量多少影响，以及动力系统匹配的影响。

 

其三，目前，国家补贴退坡，地补也不断在减少，许多地方补贴甚至低到了400元每度电，如江苏、杭州等地方，有纯电动物流车运营商说，如此低的补贴，没法玩了。而对于车企来说，寻求性价比较高的技术路线也在情理之中，一台车，动力电池成本是最为高的，而目前许多地方补贴都是企业垫付，物流车制造技术也没有其他车辆要求高。三元锂电池成本比磷酸铁锂电池相对较低，并且技术要求也没有磷酸铁锂高。这就极大的节约了社会资源与制造成本。

 

其四，磷酸铁锂最大的一个致命弱点就是低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明，一块容量为3500mAh的电池，如果在-10℃的环境中工作，经过不到100次的充放电循环，电量将急剧衰减至500mAh，基本就报废了。而三元材料的低温性能比较好，每月衰减1~2%。在低温状态下，衰退比例也没有磷酸铁锂高。

 

其五，三元材料占主流，很大一部分原因是受到国外车企的影响。外国车企的新能源汽车绝大多数采用三元锂电池，型号多为18650。从286批新车公示中也能看出，绝大部分纯电动物流车采用18650型号的三元锂电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为3.6V或3.7V；最小放电终止电压一般为2.5～2.75V。常见容量为1200～3300mAh。18650电池但是一致性很好；层叠式电池的容量可以做得较大(20Ah到60Ah)，单体数量可以降低，但是一致性差。相比之下，现阶段很难投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。

 

第六、电动物流车因补贴方案对百公里能耗有严格要求，所以需要整车轻量化，对应的锂电池也需要减轻重量，而三元材料的高比能量密度对电池重量的降低具有优势。

 

二、部分动力电池企业三元锂电池参数对比

 

 

以上表格是第一批《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业目录中生产三元锂电池的企业及其参数，这里面只有部分参数，还有许多参数没有，如比容量，能量密度、使用寿命、安全性如何、一致性怎样，都没有，因此很难评判谁的电池好，谁的电池不好。但从表格可以看出以下几点：

 

（一）即使是同一家企业生产的三元锂电池，产品参数也不尽相同，包括型号、体积、比容量、能量密度。循环寿命、电压、电流大小等。

 

（二）外形尺寸上，因为三元电芯类型的不同，有所差异，同一类型大小也不尽相同。三元电芯有三种类型，一个是软包电池，如A123、万象、多氟多。一个是圆柱电池，如特斯拉。还有一种是方形硬壳电池，如比亚迪、三星。这三类形态，硬壳的生产成本较高，其次是软包，最后是圆柱。一种说法认为，软包的安全性较圆柱高，圆柱的结构导致很难完全解决安全性问题。目前国内许多三元电芯软包技术应用在汽车上。但软包技术要求比较高，特别是封装技术，封装不好，会引起鼓起、漏液等问题，导致安全事故发生。另一种说法是，三元电芯应用以方形金属壳为主。方型金属壳的优点是标准化、成组简单、比能量较高，缺点也很明显就是散热效果差。

 

（三）另外，动力电池的参数主要受到电芯数量多少影响，电芯数量的确定需要考虑动力系统匹配和汽车续航里程要求。

 

（四）动力电池各项技术性能还有很大提高，除了安全性的改善，动力电池能量密度、功率密度、耐受性、循环充放电次数，使用寿命等性能上的改善。

 

三、动力电池布置

 

动力电池布置需要按照纯电动物流车车辆底盘情况来布置，需要考虑车身轻量化等，一般在车辆后备箱，根据纯电动物流车各种车型而定。比如，厢式物流车和皮卡车就布置就不会一样。魏小玲和胡军给出9点要求，归纳起来是：1.需要考虑动力电池布置空间。2.需要承载多少容量的承载体积。3.需要平衡整车载荷。4.要有一定的散热性能要求。5.需要满足最小离地间隙、纵向通过角等通过性要求。6.需要满足人机续求。7.必须满足国家碰撞法规需求。8.具备一定的密封等级要求。9.确保高压用电要求。

 

另外，动力电池布置，还要考虑到驾驶员安全，如果布置在车座下方，一旦电池起火，最新受害的是驾驶员。如果布置在车厢底部，首先殃及的是货物，驾驶员逃生几率相对要大。