隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高和新能源技術(shù)的迅速發(fā)展，電動(dòng)船舶作為一種綠色、環(huán)保的水上交通工具，正逐漸成為未來航運(yùn)的新趨勢(shì)。而磷酸鐵鋰電池作為電動(dòng)船舶的核心動(dòng)力源，其發(fā)展前景備受矚目。

磷酸鐵鋰電池是一種新型能源，具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先，從價(jià)格方面來看，目前主流廠商的磷酸鐵鋰價(jià)格已經(jīng)下探至 5.3 萬(wàn)元 / 噸左右，隨著碳酸鋰價(jià)格持續(xù)下探，磷酸鐵鋰成本也有望下降。在動(dòng)力磷酸鐵鋰離子電池市場(chǎng)，不同規(guī)格的電池價(jià)格也有所不同，如金萊宇 60V 電瓶車鋰離子電池，三元磷酸鐵鋰 60V20AH 電池價(jià)格大約是 2100 元；鳳燕電動(dòng)汽車電瓶車鋰離子電池，三元磷酸鐵鋰離子電池 72V20AH 價(jià)格大約是 2400 元等。

在發(fā)展前景方面，配套于新能源汽車的磷酸鐵鋰離子電池只是其應(yīng)用的一個(gè)方面。在巨大的儲(chǔ)能市場(chǎng)中，僅就 5G 基站方面而言，我國(guó)至少仍有 1438 萬(wàn)個(gè)基站要被新建或改造，為磷酸鐵鋰離子電池提供了廣闊的市場(chǎng)空間。在新興的電動(dòng)船舶市場(chǎng)，也是磷酸鐵鋰的天下。數(shù)據(jù)顯示，2016 年國(guó)內(nèi)電動(dòng)船的市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到 56.3 億，預(yù)計(jì)到 2021 年這個(gè)規(guī)模將擴(kuò)展到 96.3 億，到 2024 年，全球電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá) 450 多億元。

磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶行業(yè)應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)。其一，安全性和耐高溫性能優(yōu)異。磷酸鐵鋰電池是目前最安全的鋰離子電池正極材料，其橄欖石結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)架穩(wěn)固，氧與磷以強(qiáng)共價(jià)鍵牢固結(jié)合，即便在高溫情況下也不會(huì)形成結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱，磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá) 350℃ - 500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在 200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20℃～+75℃），使其成為中大容量、中高功率鋰離子電池首選的正極材料。其二，使用壽命更長(zhǎng)。磷酸鐵鋰電池完整充電循環(huán)壽命在 2000 次以上，而鉛酸電池的循環(huán)使用次數(shù)在 300 次左右，最大一般不超過 500 次，相同條件下的磷酸鐵鋰電池理論壽命將達(dá)到 7 - 8 年。并且磷酸鐵鋰電池具備大電流放電能力，也可使用大電流 2C 快速充放電，而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。其三，量產(chǎn)產(chǎn)品單位能量密度較高具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)。2018 年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在 160Wh/kg 左右，2019 年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到 175 - 180Wh/kg 的水平，個(gè)別厲害的公司量產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池單體能量密度最高已突破 190Wh/kg，隨著市場(chǎng)對(duì)未來電動(dòng)船舶市場(chǎng)、儲(chǔ)能市場(chǎng)的看好，未來磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在電動(dòng)船舶領(lǐng)域的比例增多的同時(shí)必然會(huì)在能量密度將迎來較大的發(fā)展，同時(shí)單位價(jià)格也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。其四，綠色無污染的環(huán)保產(chǎn)品。磷酸鐵鋰電池一般不含任何重金屬與稀有金屬無毒無污染，且符合歐洲相關(guān)規(guī)定，是絕佳的綠色環(huán)保電池。

當(dāng)前純電動(dòng)船舶在多種船型均有應(yīng)用，包含客船、渡船、旅游船、公務(wù)船、工程船、干散貨船、集裝箱船等多種船型。不過現(xiàn)階段超過 5000 噸級(jí)的中大型船舶完全鋰電化難度依然較大。目前結(jié)合當(dāng)前政府在船舶電動(dòng)領(lǐng)域的推廣情況和內(nèi)河、湖泊區(qū)域的環(huán)保要求來看，未來一段時(shí)間內(nèi)船舶電動(dòng)化尤其是純電動(dòng)船將主要在內(nèi)河水域、湖泊等相對(duì)封閉水域獲得較大發(fā)展，主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船、內(nèi)河（湖）貨船、港口拖船等市場(chǎng)。

電動(dòng)船舶具有綠色環(huán)保、零污染、安全以及使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)行成本明顯低于柴油和 LNG 燃料船舶。此外，電動(dòng)船舶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)成本低，更適合未來環(huán)保的趨勢(shì)。南京、武漢、新疆等多個(gè)湖 / 河景區(qū)正在推動(dòng)船舶油改電工作；武漢長(zhǎng)江渡輪、珠江客輪、上海安吉 - 黃浦渡輪在推行純電動(dòng)示范船項(xiàng)目；大型幾千噸級(jí)散貨船也在探索油電混合新能源船舶項(xiàng)目。

隨著環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，同時(shí)鋰電池技術(shù)的不斷提升，預(yù)計(jì)未來幾年船舶電動(dòng)化將進(jìn)入快速發(fā)展期，而且純電動(dòng)船將成為發(fā)展的主流方向。磷酸鐵鋰電池以其高安全性、長(zhǎng)壽命、低成本、性能均衡等多方優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)階段船舶動(dòng)力電池的最優(yōu)選擇。目前，磷酸鐵鋰電芯價(jià)格已經(jīng)下降至 0.6 元 / Wh，在船舶應(yīng)用領(lǐng)域已具備經(jīng)濟(jì)性。安全性方面，近年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及 BMS 電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速，充放電倍率的提高使船舶啟動(dòng)加速及動(dòng)力操控性更好，已經(jīng)具備了在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。

總之，磷酸鐵鋰電池作為電動(dòng)船舶的動(dòng)力源，具有廣闊的發(fā)展前景和顯著的優(yōu)勢(shì)，將在未來的航運(yùn)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

二、發(fā)展前景

隨著環(huán)保要求的提高和鋰電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，磷酸鐵鋰電池在其中展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

1. 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

根據(jù)相關(guān)報(bào)告，全球電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將在 2024 年達(dá)到一定規(guī)模，并在未來幾年持續(xù)增長(zhǎng)。磷酸鐵鋰電池作為電動(dòng)船舶的主要?jiǎng)恿υ粗唬袌?chǎng)份額也將不斷提升。全球與中國(guó)電動(dòng)船用電池系統(tǒng)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)模及前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告顯示，2023 年全球電動(dòng)船用電池系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模大約為百萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)未來六年年復(fù)合增長(zhǎng)率 CAGR 為 %，到 2030 年達(dá)到百萬(wàn)美元。其中，船用磷酸鐵鋰電池預(yù)計(jì) 2030 年達(dá)到百萬(wàn)美元，未來六年 CAGR 為 %。研究公司 Research and Markets 預(yù)測(cè)，2024 年全球電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 450 多億元。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域拓展

磷酸鐵鋰電池不僅在觀光船、渡船等小型船舶上得到應(yīng)用，還在貨船、拖輪等大型船舶上開始探索使用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展。

目前，我國(guó)研發(fā)建造的電動(dòng)船舶主要為長(zhǎng)江、珠江等內(nèi)河以及沿海貨船，應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)檠亟睾５某鞘卸纱⒂^光船以及港口拖船市場(chǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)內(nèi)河流域船舶保有量在 13 萬(wàn)到 14 萬(wàn)艘，僅長(zhǎng)江和京杭運(yùn)河的內(nèi)河船舶總數(shù)就超過 6 萬(wàn)艘，相較之下電動(dòng)船舶數(shù)量卻非常少，未來替代市場(chǎng)空間巨大。

眾多電池企業(yè)正加速涌入電動(dòng)船舶領(lǐng)域。例如，由我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的國(guó)內(nèi)首艘兩千噸級(jí)集散兩用新能源運(yùn)輸船在浙江長(zhǎng)興交付，配備由億緯鋰能提供的 3400kWh 大容量磷酸鐵鋰電池組；由億緯鋰能、武漢理工大學(xué)和中國(guó)船級(jí)社共同研討設(shè)計(jì)的船用集裝箱式移動(dòng)電源正式發(fā)布，采用標(biāo)準(zhǔn) 20 尺海運(yùn)集裝箱尺寸設(shè)計(jì)，內(nèi)部搭載磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)；全球最大純電動(dòng)游輪 “長(zhǎng)江三峽 1” 號(hào)正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，電芯供應(yīng)商為寧德時(shí)代，電池總?cè)萘考s 7500kWh；寧德時(shí)代電機(jī)科技有限公司自主研發(fā)的純電動(dòng)船舶 “白海豚 1 號(hào)” 成功下水首航，也搭載寧德時(shí)代動(dòng)力電池；我國(guó)自主研制的載重 3000 噸級(jí)的電動(dòng)貨船 “船聯(lián) 1 號(hào)” 在南京下水啟航，搭載 2 組可移動(dòng)磷酸鐵鋰電池。

國(guó)內(nèi)首艘大型純電動(dòng)客船 “君旅號(hào)” 在長(zhǎng)江武漢段首航，采用億緯鋰能配套的磷酸鐵鋰電池，整船電池容量為 2.28MWh。福建省首艘電動(dòng)高端內(nèi)河游船 “閩江之星” 成功首航，采用寧德時(shí)代大容量高安全磷酸鐵鋰電芯；國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)港作拖輪在連云港開工建造，采用億緯鋰能的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組；中國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的首艘海上危險(xiǎn)品應(yīng)急指揮船 “深海 01” 輪在廣州順利下水，搭載寧德時(shí)代的鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)。

電動(dòng)船舶和電動(dòng)汽車的應(yīng)用領(lǐng)域不同，對(duì)鋰電池性能要求側(cè)重點(diǎn)也不同。磷酸鐵鋰電池具有良好安全性、長(zhǎng)循環(huán)性能，良好的高溫穩(wěn)定性以及較低的成本，是現(xiàn)階段船舶動(dòng)力電池的最優(yōu)選擇。目前，磷酸鐵鋰電芯價(jià)格已經(jīng)下降至 0.6 元 / Wh，在船舶應(yīng)用領(lǐng)域已具備經(jīng)濟(jì)性。安全性方面，近年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及 BMS 電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速，充放電倍率的提高使船舶啟動(dòng)加速及動(dòng)力操控性更好，已經(jīng)具備了在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。

未來，磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶領(lǐng)域的應(yīng)用比例將不斷增多，產(chǎn)品價(jià)格也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。船舶鋰電化趨勢(shì)將主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船；內(nèi)河貨船；港口拖船市場(chǎng)等，部分大中型船舶使用鋰電替代鉛酸，進(jìn)而促進(jìn)鋰電池船用化加速。船舶電動(dòng)化也給磷酸鐵鋰電池開辟了一條新的發(fā)展道路，有望進(jìn)一步提升磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)占比。

三、技術(shù)特點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和充放電過程，使其在電動(dòng)船舶領(lǐng)域具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜組成。正極采用正交橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰，這種結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性高、安全性好等特點(diǎn)。其橄欖石結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)架穩(wěn)固，氧與磷以強(qiáng)共價(jià)鍵牢固結(jié)合，即便在高溫情況下也不會(huì)形成結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱。同時(shí)，磷酸鐵鋰電池不含有對(duì)人體有害的重金屬元素，是一種安全可靠的電池。

負(fù)極由碳（石墨）與粘合劑的混合物再加上有機(jī)溶劑調(diào)和制成糊狀涂覆在銅基體上并呈薄層狀分布。電解質(zhì)用于傳導(dǎo)離子，隔膜則起到關(guān)閉或阻斷通道的作用，保證電池內(nèi)部的離子傳輸有序進(jìn)行。電池的外殼一般由金屬組成且密閉封裝，為電池提供良好的保護(hù)。

2. 充放電過程

充電時(shí)，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負(fù)極，嵌入負(fù)極碳材料。具體反應(yīng)為 LiFePO?逐漸脫離出鋰離子（Li?）形成 FePO?，即 LiFePO? - χLi? + χe? → χFePO? + (1 - χ) LiFePO?。

放電時(shí)，鋰離子自負(fù)極石墨中脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達(dá)正極，同時(shí)負(fù)極釋放電子，自外部放電電路到達(dá)正極，并在此過程中為外部提供能量。在此過程中，鋰離子嵌入磷酸鐵（FePO?）晶體形成磷酸鐵鋰（LiFePO?），反應(yīng)式為 FePO? + χLi? + χe? → LiFePO? + (1 - χ) FePO?。

磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)主要發(fā)生在 LiFePO?和 FePO?兩相之間進(jìn)行，這種獨(dú)特的充放電過程使得磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

四、優(yōu)勢(shì)分析

磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶上的應(yīng)用具有多方面的優(yōu)勢(shì)。

安全性高

采用橄欖石結(jié)構(gòu)的正極材料，安全性和耐高溫性能優(yōu)異，電熱峰值可達(dá) 350℃ - 500℃。磷酸鐵鋰電池的正極材料為正交橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架穩(wěn)固，氧與磷以強(qiáng)共價(jià)鍵牢固結(jié)合，即使在高溫情況下也不會(huì)形成結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱，極大地保證了電池充放電過程的穩(wěn)定性與安全性。相比之下，錳酸鋰和鈷酸鋰的電熱峰值只在 200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20℃～+75℃），使其成為中大容量、中高功率鋰離子電池首選的正極材料。同時(shí)，磷酸鐵鋰電池不含有對(duì)人體有害的重金屬元素，進(jìn)一步提升了其安全性。

使用壽命長(zhǎng)

完整充電循環(huán)壽命在 2000 次以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池。根據(jù)相關(guān)資料，磷酸鐵鋰電池在不同使用場(chǎng)景下壽命有所不同。正常情況下，小電流充放電在 3C 類電子產(chǎn)品上應(yīng)用，質(zhì)量好的磷酸鐵鋰離子電池基本都是 2000 次以上的循環(huán)壽命；高倍率穩(wěn)定充放電使用在動(dòng)力型鋰離子電池上，如新能源汽車、電動(dòng)汽車、漁船機(jī)電電源等，實(shí)力強(qiáng)的磷酸鐵鋰離子電池品牌廠家的電芯循環(huán)壽命也在 800 次左右；而鉛酸電池的循環(huán)使用次數(shù)在 300 次左右，最大一般不超過 500 次。相同條件下的磷酸鐵鋰電池理論壽命將達(dá)到 7 - 8 年，并且具備大電流放電能力，也可使用大電流 2C 快速充放電，而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。

能量密度高

量產(chǎn)產(chǎn)品單位能量密度較高，且隨著技術(shù)的發(fā)展還將不斷提升，同時(shí)價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。2018 年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在 160Wh/kg 左右，2019 年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到 175 - 180Wh/kg 的水平，個(gè)別厲害的公司量產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池單體能量密度最高已突破 190Wh/kg。隨著市場(chǎng)對(duì)未來電動(dòng)船舶市場(chǎng)、儲(chǔ)能市場(chǎng)的看好，未來磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在電動(dòng)船舶領(lǐng)域的比例增多的同時(shí)必然會(huì)在能量密度將迎來較大的發(fā)展，同時(shí)單位價(jià)格也會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

環(huán)保無污染

不含任何重金屬與稀有金屬，無毒無污染，符合環(huán)保要求。磷酸鐵鋰電池一般不含任何重金屬與稀有金屬，無毒無污染，且符合歐洲《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》規(guī)定，是絕佳的綠色環(huán)保電池。與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，磷酸鐵鋰電池在生產(chǎn)使用及回收利用過程中不會(huì)對(duì)水體及土壤生態(tài)造成破壞。在產(chǎn)品壽命周期中也不會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成明顯破壞。

五、安全性探討

磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶上的安全性備受關(guān)注。

1. 安全性能優(yōu)勢(shì)

近年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及 BMS 電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速，具備在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。磷酸鐵鋰電池具有良好的安全性，其正極材料為正交橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架穩(wěn)固，氧與磷以強(qiáng)共價(jià)鍵牢固結(jié)合，即使在高溫情況下也不會(huì)形成結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱。相比之下，錳酸鋰和鈷酸鋰的電熱峰值只在 200℃左右，而磷酸鐵鋰電池的電熱峰值可達(dá) 350℃ - 500℃。工作溫度范圍寬廣（-20℃～+75℃），使其成為中大容量、中高功率鋰離子電池首選的正極材料。

此外，國(guó)際船級(jí)社 DNV GL 發(fā)布的船舶鋰電池安全報(bào)告指出，與 NMC 電池相比，磷酸鐵鋰電池通常更難以被迫進(jìn)入熱失控狀態(tài)，溫度上升速率也較低。這進(jìn)一步證明了磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶應(yīng)用中的安全性能優(yōu)勢(shì)。

2. 防護(hù)等級(jí)高

電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用符合 IP67 以上防護(hù)等級(jí)的電池包，可有效規(guī)避水汽、鹽霧及粉塵引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。寧德時(shí)代副總裁吳凱表示，寧德時(shí)代已攻克了安全、長(zhǎng)續(xù)航、大功率、長(zhǎng)壽命等技術(shù)難題，電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用符合 IP67 以上防護(hù)等級(jí)的電池包，可有效規(guī)避水汽、鹽霧及粉塵引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，滿足全生命周期內(nèi)的 IP 等級(jí)要求。

億緯鋰能的船舶動(dòng)力產(chǎn)品 PACK 箱體也達(dá)到 IP67 防護(hù)等級(jí)，同時(shí)采用 BMS 安全冗余設(shè)計(jì)，滿足 CCS 安全認(rèn)證要求，保障船舶動(dòng)力系統(tǒng)在不同復(fù)雜工況下安全應(yīng)用。

例如，24V 鋰電池 24 伏 100Ah 房車磷酸鐵鋰 IP67 防水船舶應(yīng)急儲(chǔ)能大單體電池，就體現(xiàn)了高防護(hù)等級(jí)在船舶應(yīng)急儲(chǔ)能中的重要性。

綜上所述，磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶上具有顯著的安全性能優(yōu)勢(shì)和高防護(hù)等級(jí)，為電動(dòng)船舶的安全運(yùn)行提供了有力保障。

六、應(yīng)用案例

眾多電動(dòng)船舶采用磷酸鐵鋰電池，取得了良好的效果。

1. 國(guó)內(nèi)首艘大型純電動(dòng)客船 “君旅號(hào)”

國(guó)內(nèi)首艘大型純電動(dòng)商旅客船 “君旅號(hào)” 從百年老碼頭武漢關(guān)緩緩駛出，開啟了萬(wàn)里長(zhǎng)江黃金水道新能源動(dòng)力通航時(shí)代。“君旅號(hào)” 由中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一二研究所、第七〇二研究所聯(lián)合研制，可搭乘 300 名游客。該船采用億緯鋰能配套的磷酸鐵鋰電池，整船電池容量為 2.28MWh，相當(dāng)于 50 臺(tái)電動(dòng)汽車的電池容量。相比同尺度燃油動(dòng)力船舶每年可省油近百噸，無碳、硫等廢棄污染物排放，晚上充電 4 - 5 個(gè)小時(shí)就可以滿足白天 8 小時(shí)的續(xù)航需求。全船平均噪音預(yù)估值為 54dB (A)，優(yōu)于某些豪華品牌轎車車內(nèi)噪音，達(dá)到內(nèi)河綠色船舶 3 的最高等級(jí)。

“君旅號(hào)” 是國(guó)內(nèi)首艘通過中國(guó)船級(jí)社《純電池動(dòng)力電動(dòng)船檢驗(yàn)指南》要求的純電池動(dòng)力大型客船，在船體動(dòng)力性能、船舶設(shè)計(jì)和建造等方面均提出了更高要求，關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域的空白。

2. 國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)拖船 “云港電拖一號(hào)”

國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)拖輪 “云港電拖一號(hào)” 在江蘇連云港港投入運(yùn)行。該拖輪采用磷酸鐵鋰電池組作為動(dòng)力源，由中國(guó)船舶集團(tuán)旗下七〇八所、七一二所聯(lián)合設(shè)計(jì)，總長(zhǎng) 35.5 米，型寬 10 米，型深 4.5 米，吃水 3.5 米，總電量設(shè)計(jì)為 5000 千瓦時(shí)。可達(dá)到 4000 馬力常規(guī)拖船使用效果，正向拖力 48 噸，航速不小于 13 節(jié)，充電一次即可滿足一天的用電需求。

“云港電拖一號(hào)” 采用七一二所高安全性磷酸鐵鋰電池組作為主動(dòng)力源，整船設(shè)計(jì)多組電池組互為備用，安全系數(shù)高。相比傳統(tǒng)燃油動(dòng)力拖船，每年可節(jié)約燃油消耗約 300 噸，減排約 900 噸碳氧化物和 12 噸硫化物，相當(dāng)于 300 多輛小汽車的減排量，完全做到 “零排放” 運(yùn)行。同時(shí)，配合連云港港首創(chuàng)的高壓岸電技術(shù)，在快充模式下，2 小時(shí)即可充滿，運(yùn)營(yíng)效率大幅提升。

七、結(jié)論

電動(dòng)船舶磷酸鐵鋰電池憑借其發(fā)展前景廣闊、技術(shù)特點(diǎn)突出、優(yōu)勢(shì)明顯以及安全性高等特點(diǎn)，正成為船舶電動(dòng)化的重要?jiǎng)恿υ础Ｎ磥恚S著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，磷酸鐵鋰電池將在電動(dòng)船舶領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

從發(fā)展前景來看，隨著環(huán)保要求的不斷提高和鋰電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。全球電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在 2024 年達(dá)到 450 多億元，并在未來幾年保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池作為電動(dòng)船舶的主要?jiǎng)恿υ粗唬涫袌?chǎng)份額也將不斷提升。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，磷酸鐵鋰電池不僅在觀光船、渡船等小型船舶上得到廣泛應(yīng)用，還在貨船、拖輪等大型船舶上開始探索使用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展，涵蓋更多類型的船舶。

在技術(shù)特點(diǎn)方面，磷酸鐵鋰電池具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和充放電過程。其正極采用正交橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰，穩(wěn)定性高、安全性好。負(fù)極由碳（石墨）與粘合劑的混合物制成，電解質(zhì)用于傳導(dǎo)離子，隔膜起到關(guān)閉或阻斷通道的作用。充放電過程主要發(fā)生在 LiFePO?和 FePO?兩相之間，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

在優(yōu)勢(shì)方面，磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)船舶上具有多方面的優(yōu)勢(shì)。安全性高，采用橄欖石結(jié)構(gòu)的正極材料，電熱峰值可達(dá) 350℃ - 500℃，工作溫度范圍寬廣，成為中大容量、中高功率鋰離子電池首選的正極材料。使用壽命長(zhǎng)，完整充電循環(huán)壽命在 2000 次以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池。能量密度高，量產(chǎn)產(chǎn)品單位能量密度較高，且隨著技術(shù)的發(fā)展還將不斷提升，同時(shí)價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。環(huán)保無污染，不含任何重金屬與稀有金屬，無毒無污染，符合環(huán)保要求。

在安全性方面，磷酸鐵鋰電池具有良好的安全性能優(yōu)勢(shì)和高防護(hù)等級(jí)。近年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及 BMS 電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速，具備在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。電池包系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用符合 IP67 以上防護(hù)等級(jí)的電池包，可有效規(guī)避水汽、鹽霧及粉塵引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

在應(yīng)用案例方面，眾多電動(dòng)船舶采用磷酸鐵鋰電池，取得了良好的效果。國(guó)內(nèi)首艘大型純電動(dòng)客船 “君旅號(hào)” 和國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)拖船 “云港電拖一號(hào)” 均采用磷酸鐵鋰電池組作為動(dòng)力源，在環(huán)保、節(jié)能、安全等方面表現(xiàn)出色。

綜上所述，電動(dòng)船舶磷酸鐵鋰電池具有廣闊的發(fā)展前景和顯著的優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，磷酸鐵鋰電池將在電動(dòng)船舶領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為推動(dòng)船舶電動(dòng)化和環(huán)保事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

朗凱威 www.langkawipower.com

時(shí)間 2024/12/06

審核編輯 黃宇