電動汽車三大件之一 淺談動力電池

2021-01-07 第一電動網

電池作為電動汽車的三大件之一，是整個系統的動力來源，一直以來被視為電動車發展的重要標誌性技術，佔到了整車成本的百分之三十左右。而其性能的好壞也直接關係到車輛續航裡程的長短。今天就給各位詳細講解一下，電動汽車電池的分類及各種類型電池的優缺點。

電池的各種分類

電池從廣義上講主要可分為化學電池、物理電池和生物電池三大類，其中在電動汽車中，應用最廣泛的是化學電池，本期主要講解化學電池。

化學電池定義：化學電池是指能將化學能轉變為電能的裝置。主要部分包括電解質溶液以及浸入溶液的正負兩個電極。使用時，將導線聯接兩個電極，即有電流通過(放電)，因而獲得電能。

分類：化學電池是目前電動汽車領域中應用最廣泛的電池，如果從結構上來看，可分成蓄電池及燃料電池兩大類別。目前市面上的車型大都採用蓄電池對車輛進行驅動，如蔚來ES8、特斯拉MODEL 3等等。

蓄電池

現狀：在技術發展的過程中，車企曾經採用了不同種類的蓄電池，但出於對成本，技術的考慮。目前絕大多數蓄電池已經被市場所淘汰，如鉛酸蓄電池、錳酸鋰電池等等。現在市場上主流的蓄電池主要以鋰離子電池為主，少數車企用的是鎳氫電池，比如豐田。

鋰離子電池

鋰電池的發展史並不算長，但40多年前誕生之初，就憑藉其能量密度高，循環使用壽命次數的優勢成為了成為了目前電動車上最常用的電池種類之一。如今，在售電動汽車配備的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池兩種，且這兩種電池在自身特點上存在顯著差異，先說說磷酸鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池

目前採用磷酸鐵鋰電池的車型較少，其中比較典型的就是比亞迪和戴姆勒集團共同成立的電動車騰勢。其熱穩定性是目前車用鋰電池中最好的，只有處於 500-600℃高溫時，其內部化學成分才開始分解，而且由於磷酸鐵鋰的數量相對於鋰電池較少，像騰勢採用了144節磷酸鐵鋰電池，比起鋰電池來說，電池的數量上少了很多，對它的BMS電池管理系統負擔要小一些。但由於磷酸鐵鋰電池的電池能量密度為100-110Wh/kg，相比於三元鋰電池，它的電池能量密度要差一些，導致同樣重量的電池下，續航裡程比三元鋰電池要差了不少，所以市面上的大多數車企並都沒有採用。

三元鋰電池

與磷酸鐵鋰電池相比，目前大多數車企都使用了三元鋰電池，主要是因為三元鋰電池的能量密度較高，為200Wh/kg,也就是說在同樣質量的情況下，三元鋰電池的續航裡程要比採用磷酸鐵鋰電池的車型更長。但三元鋰電池的缺點就是穩定性較差，當自身溫度為250-350℃時，內部成分就開始分解，而且同樣電池能量的條件下，三元鋰電池的單體數量要遠大於磷酸鐵鋰電池，這也對它的BMS電池管理系統提出了更高的要求。

鎳氫電池

採用鎳氫電池的車型往往為混合動力汽車，其中典型的代表式豐田凱美瑞。鎳氫電池的一大優勢就是穩定性比三元鋰電池更高，但其能量密度與大約為70-100Wh/kg，電池單體電壓通常為1.2V，約為鋰電池的1/3。因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰電池大上很多。

而且鎳氫電池在循環充放電過程中容量會出現衰減，過度的充電或者放電，都可能加劇電池的容量損耗。因此對於廠商來說，鎳氫電池控制系統在設定上都會主動避免過度充放電。

燃料電池

燃料電池被認為是未來理想的清潔能源之一。它是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置。將燃料和空氣分別送進燃料電池，通過一系化學反應，產生出電能，驅動車輛使用。而且，因為燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲汙染，排放出的有害氣體極少。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池具有較大的發展前景。

不過就當今市場而言，燃料電池汽車很多技術還亟待解決。目前，燃料電池汽車主要集中在商用車領域，主要是因為它的燃料電池在和化學電池同樣能量下，體積要大出幾倍，即使像豐田這樣，燃料電池技術走在行業尖端的車企，量產出的乘用車Mirai的功率也僅為115千瓦，國內的燃料電池堆如果做到115千瓦，體積將會非常大，乘用車的空間容納不下。所以從我國目前的燃料電池技術來講，還是主要應用於商用車。

總結：在政策的扶持和大力推動下，近幾年我國新能源行業發展迅猛。數據顯示，中國新能源汽車的從2011年的不到一萬輛增長到了2018年的125萬輛。目前，大多數車企紛紛向「新能源化」轉型，並盡力為消費者打造優於燃油車的新能源產品。作為新能源汽車最重要的零部件，動力電池的市場需求也在疾速擴張。而現在，隨著電池能量密度的提升，續航裡程的大大增加，也減少了用戶使用電動車的裡程焦慮問題。充電、換電、移動補給等解決裡程焦慮的模式也在嘗試中，隨著各方技術的提升，也逐漸加速新能源汽車時代的到來。


來源：第一電動網

作者：門新賀

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