鋰電網(wǎng)訊：2024年2月25日，比亞迪旗下仰望汽車正式發(fā)布了純電性能超跑仰望U9, 上市價格為168萬元，標配易四方、云輦-X兩大核心技術(shù)，不僅能原地掉頭，還能跟隨韻律跳舞。而且在四電機最高960kW的功率下，0-100km/h加速成績可達2.36s，極速更是高達309km/h。不過令人意外的是，這款百萬級別的跑車搭載的并不是高比能的三元電池，而是磷酸鐵鋰電池，能量只有80kWh, CLTC 續(xù)航也只有465km。
與此同時，2月27日發(fā)布的全新極氪001也搭載了5C神行超充磷酸鐵鋰電池，號稱是量產(chǎn)純電車型全球最快的充電速度，從10-80%SOC只需要11.5min，比具備4C快充能力的三元麒麟電池還要快3.5min。
那么，以便宜著稱的磷酸鐵鋰，一向都應(yīng)用在中低端性價比車型上，為何開始在高端車型上嶄露頭角？這與磷酸鐵鋰發(fā)展的歷史淵源有怎樣的關(guān)系？本文帶您一探究竟。
一、仰望U9&極氪001磷酸鐵鋰電池解析
仰望U9的發(fā)布會其實主要強調(diào)的是該車是純電動時代的超級跑車新物種：可賽、可街、可玩等方面介紹的內(nèi)容較多，對于電池的介紹并沒有特別詳細。從之前工信部的申報信息中可知該車搭載了80kWh的刀片電池，電池重量為633kg, 系統(tǒng)能量密度為126Wh/kg (剛好超過免征購置稅的門檻125Wh/kg)。由于電池能量并不高，且整車重量高達2475kg, 仰望U9的CLTC續(xù)航較低，僅為465km。如果說傳統(tǒng)超跑是油老虎，那這個車也算是電老虎了。
不夠要注意的是，通過雙槍快充，U9的最高充電功率高達500kW, 按照80kWh的總能量來看，最大充電倍率在6C以上了，這幾乎超越了目前所有的磷酸鐵鋰電池，此前的長刀電池已經(jīng)無法勝任（由于極片內(nèi)阻高導(dǎo)致溫升大的影響，具體參考刀片電池電阻有多大），所以在發(fā)布的圖片中能夠看到U9的刀片電池長度方向上有三列，每顆電芯的長度應(yīng)該在600mm以下了（可能為198串，電芯容量127Ah）
此外，在最大960kW的功率下，這款磷酸鐵鋰電池的峰值放電倍率高達12C，幾乎是特斯拉Model S Plaid三電機車型的2倍（750kW, 100kWh, 峰值倍率7C左右）。能夠具備6C快充以及12C快放能力，可見這款刀片電池的功率性能是多么的逆天了，畢竟是百萬超跑的能量來源，稱之為超級磷酸鐵鋰不足為過
除了仰望U9之外，全新極氪001搭載的磷酸鐵鋰電池也相當高端，除了上文中提到的超級快充之外（10-80%SOC僅需11.5min，全球量產(chǎn)電動車之最），該車搭載的電池總能量也高達95kWh，這在鐵鋰電池中也十分罕見。
要知道極氪001 FR超級跑車在發(fā)布的時候搭載的麒麟電池能量也就100kWh(參考極氪001 FR才是麒麟電池的王炸), 而這款5C神行超充鐵鋰電池總能量居然來到了95kWh, 幾乎和快充三元接近，雖然能量密度131Wh/kg比三元的170Wh/kg還是要低一些。
不過由于磷酸鐵鋰成本較低的緣故，極氪001四驅(qū)版的LFP電池價格跟兩驅(qū)版的三元電池是一樣的，而四驅(qū)版的續(xù)航里程達到了675km，相比于兩驅(qū)版100kWh三元的750km并沒有衰減很多。所以網(wǎng)上就有博主說，全新極氪001無腦去選95kWh鐵鋰四驅(qū)版就對了（WE版）
二、高端磷酸鐵鋰電池涅槃歸來
磷酸鐵鋰正極材料是20世紀90年代末才發(fā)現(xiàn)的，業(yè)內(nèi)普遍認為已故諾貝爾獎得主Goodenough是該材料的發(fā)明人，其在1997年首次報道LiFePO4的可逆性地遷入脫出鋰的特性，但由于LFP材料的電子導(dǎo)電性特別差，并不適合做活性電極材料，一開始還想用作固態(tài)電解質(zhì)傳輸鋰離子，只是LFP還具備一定的電子導(dǎo)電性，也不適合單純做離子導(dǎo)體。
2001年加拿大Phostech公司首先實現(xiàn)了磷酸鐵鋰材料的批量生產(chǎn)，并且繼承了Goodenough先生的LFP主材料專利以及Armand先生的碳包覆專利(從H-Q公司獲得)，隨后Valence首發(fā)碳熱還原技術(shù)，使碳包覆磷酸鐵鋰材料的性能進一步提高，緊接著A123的技術(shù)團隊發(fā)現(xiàn)了離子摻雜和納米化技術(shù)大幅提高磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性，磷酸鐵鋰進了大規(guī)模應(yīng)用階段。其高功率，高安全以及長壽命的特性特別適合高端電動工具等領(lǐng)域的應(yīng)用。
不過A123的這個摻雜技術(shù)是存在爭議的，有人認為是合成過程中的雜質(zhì)碳而非離子摻雜導(dǎo)致的高性能，具體可參考 MIT教授 Yet-Ming Chiang2001的文章 （Nature Materials, Electronically conductive phospho-olivines as lithium storage electrodes）。沒錯，這個蔣老師除了創(chuàng)辦A123外，也是半固態(tài)電池廠商24M的創(chuàng)始人的首席科學(xué)家（參考續(xù)航1600km的電池是如何實現(xiàn)的）
可見LFP材料量產(chǎn)之初就不是為低端而生，而是具備高功率，高安全以及長壽命的新型高端材料，其最早的應(yīng)用領(lǐng)域除了電動工具之外，也包括其他對功率要求很高的領(lǐng)域，比如12V啟停電池，48V微混電池，以及飛機地面啟動電源等。
直到2011年H-Q公司的”控制尺寸的涂敷碳的氧化還原材料的合成方法”這一關(guān)鍵核心專利在國內(nèi)被無效之后，國內(nèi)的磷酸鐵鋰企業(yè)才得以擺脫桎梏，毫無顧忌地開發(fā)和優(yōu)化該材料。
尤其是2017年以來，新能源汽車補貼跟系統(tǒng)能量密度掛鉤，進一步促進了鐵鋰材料的升級換代，使其在高容量和高壓實等方面取得了巨大的進步，并且在成本上做到了極致，價格也顯著下降。最終導(dǎo)致鐵鋰電池在CTP時代王者歸來，成為了中低端汽車電池的不二之選，2023年市占率已經(jīng)提升到70%左右。
既然磷酸鐵鋰早期定位高端，就得具備一些其他材料望塵莫及的特殊特性。回顧Valence以及A123等公司磷酸鐵鋰電池的性能，就不難發(fā)現(xiàn)其特別出眾的功率特性。
其中Valence的磷酸鎂鐵鋰高功率電池產(chǎn)品，峰值放電倍率達到了40C, 峰值充電倍率也在8C以上。A123的超級納米磷酸鐵鋰最大放電倍率也有15C, 這比仰望U9的12C還要高一些。
不過U9應(yīng)用在乘用車領(lǐng)域，其電芯的能量密度至少在150Wh/kg以上，要比Valence 以及A123的都要高：一方面這是乘用車本身的要求，因為能量密度太低的話電池重量太大，影響整車續(xù)航；另一方面這也是國家鼓勵的方向，2023年底工信部、財政部、國稅總局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整減免車輛購置稅新能源汽車產(chǎn)品技術(shù)要求的公告》中就要求新能源免征車輛購置稅需要系統(tǒng)能量密度超過125Wh/kg.
雖然電芯能量密度低，很難在純電動汽車上規(guī)模應(yīng)用，但是Valence的電池在電動工具以及飛機地面啟動電源等對功率要求很高的場景下依然是很有潛力的。目前國內(nèi)的一家電池公司Energy Science International(ESI)繼承了Valence的衣缽，將超高功率電池做成了飛機地面啟動電源以及小規(guī)模儲能裝置，能夠滿足相關(guān)設(shè)備對大功率以及快充的需求。
小結(jié)：磷酸鐵鋰材料誕生之初就不是定位低端的，而是具備高功率，高安全，長壽命的高端產(chǎn)品。只是隨著專利的無效，以及眾多國內(nèi)廠商的努力改進和優(yōu)化，才使得磷酸鐵鋰的價格一落千丈，成為了目前低端的的代表。
這其中的歷史跟光伏組件價格下跌類似。只有中國掌握了相關(guān)技術(shù)，靠著巨大的市場和規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢才能夠把成本降下來，最終實現(xiàn)“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”的理想，將新能源汽車做到了油電同價。
而隨著仰望U9以及極氪001 5C神行超充磷酸鐵鋰的發(fā)布，越來越多的高端LFP會出現(xiàn)在市場上。這是LFP原本的模樣，只不過在國內(nèi)的努力下，其系統(tǒng)能量密度也提高到125Wh/kg以上，真正實現(xiàn)了高容量，高壓實，并兼顧長壽命，高功率以及高安全的高端產(chǎn)品。
從打贏鐵鋰專利大戰(zhàn)到現(xiàn)在已經(jīng)過了十多年，高端磷酸鐵鋰終于涅槃歸來，希望其在未來的新能源汽車領(lǐng)域奪回屬于自己的榮耀。
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