三元鋰電池逐漸成為主流 淺談新能源汽車電池分類

2021-01-10 第一電動網

作為新能源汽車的重要組成部分，電池的性能在很大程度上決定了車輛的綜合表現。目前，市面上的新能源車採用的電池種類各不相同，那麼它們分別有怎樣的特性呢？究竟哪種電池的綜合表現更佳？下面，我們就對幾種主流的新能源汽車電池類型做一個盤點。

那麼，為何大量純電動車都選擇了磷酸鐵鋰電池呢？這主要有以下幾個原因。首先，磷酸鐵鋰電池的使用壽命較長，一般情況下，它的循環壽命可以達到2000次以上。

此外，磷酸鐵鋰電池在熱穩定性方面也有著一定的優勢，在所有鋰電池中，磷酸鐵鋰電池的熱穩定性最佳。其電熱峰值可達350-500℃，當溫度達到500℃左右時，內部化學成分才開始分解。這樣的特性也使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了保證。

磷酸鐵鋰電池得到廣泛推廣的原因還在於其較低的成本，眾所周知，電池成本在一輛純電動汽車的總成本中佔比極大，降低電池成本是提升車輛性價比最有效的方式之一。對於磷酸鐵鋰電池來說，其不含鈷等貴重元素，原料為資源含量豐富的磷、鐵，所以成本相對容易控制。

雖然磷酸鐵鋰電池有著上述優點，不過它也存在一些缺點，使得近兩年車企紛紛拋棄磷酸鐵鋰電池轉而使用三元鋰電池。其中最主要的一項就在於，此類電池的能量密度較低，相同續航裡程下，採用磷酸鐵鋰電池的車輛自重更高，而過高的自重對於能耗的控制顯然是不利的。另外，我國的新能源政策也在逐年提高對於能量密度的要求，受限於材料本身的特性，磷酸鐵鋰電池的能量密度很難得到提高，這也是其被棄用的原因之一。

下面咱們來說說最近主流的一類電池——三元鋰電池。

三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的綜合表現更為平均，能量密度較高，體積比能量也更高，並且隨著電池產業的發展，三元鋰電池的價格也來到了一個廠家能夠接受的範圍。

三元鋰電池最大的優勢在於電池能量密度高，其儲能密度通常在200Wh/kg以上，相對於磷酸鐵鋰的90-120Wh/kg來說，這樣的表現對於輕量化設計更加友好，也更適合現階段新能源乘用車市場對續航裡程的需求。

三元鋰電池的缺點也同樣突出，其分解溫度在250-350℃左右，此時內部化學成分開始分解，釋放氧分子，在高溫作用下電解液會迅速燃燒，增加電池發生自燃及爆炸的風險。因此搭載三元鋰電池的車型對電池管理系統提出了極高的要求，在設計過程中需要做好過充保護、過放保護、過溫保護和過流保護等。不過隨著技術的進步，尤其是在應用了陶瓷隔膜之後，三元鋰電池的安全問題已得到改善，由於其出色的綜合表現，目前在市場上得到了大量應用。

鎳氫電池是大家相對陌生的一類電池，目前除豐田旗下車型外，幾乎沒有搭載此類電池的車型。

鎳氫電池也是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。其正極活性物質為Ni（OH）2，負極活性物質為金屬氫化物，也稱儲氫合金。我們經常接觸的新能源汽車採用的是低壓鎳氫電池。

其實，早在上世紀90年代，鎳氫電池就開始進入人們的視野，大家最為熟知的豐田普銳斯就是搭載鎳氫電池的代表性車型，而豐田也一直執著於使用鎳氫電池，直到今日，大量豐田旗下的新能源車型還在沿用此類電池，如卡羅拉雙擎、凱美瑞雙擎、普銳斯等。

在能量密度方面，其表現與普通鋰電池差距並不大，但由於電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的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不少，這也是鎳氫電池的主要劣勢所在。

不過，豐田堅持使用鎳氫電池也不是完全沒有道理的。曾經有美國汽車媒體進行過調查，在進行測試後，他們發現採用鎳氫電池的第一代普銳斯在經過了10年、33萬公裡的行駛之後，無論是在油耗性能還是在動力性能方面都與新車保持在同一水平，並沒有出現明顯的電池容量衰減以及性能下降的情況，相信如此出色的穩定性也是豐田採用鎳氫電池的原因所在。

最後咱們來說說被視為未來發展方向之一的氫燃料電池。

氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散，並與電解質發生反應，釋放出的電子通過外部的負載到達陰極，是一種將存在於燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能「儲電」而是一個「發電廠」。也就是說，氫燃料電池與其他純電動車不同的是，其無需充電，只需加氫，使用習慣上類似於普通燃油車，非常方便。

氫燃料電池電動車能量轉換效率高、無汙染、壽命長、運行平穩，而其最大的優勢則在於沒有汙染物排放，雖然純電動車看似同樣沒有產生汙染排放，但是在發電環節，對於主要依靠火電的中國來說，純電動汽車的使用只是起到了轉移汙染的效果。

有朋友會問了，既然氫燃料電池車在環保方面表現如此出色，為什麼市場佔有率如此低下呢？問題主要出在氫的製造、運輸和儲存上。目前除了製造環節發展較為成熟外，其他部分都還有不少問題亟待解決。

首先，製造出氫氣勢必要用容器進行儲存，但是氣態氫氣需要高壓氣罐儲存，液態氫氣則需保持低溫，對容器的要求較高。其次，在運輸過程中，由於氫氣的易燃易爆特性，也需要專門鋪設新的管道。這也就意味著想要實現氫燃料電池車的普及，需要建立一整套配套設施，前期投資成本過高。這也造成了氫燃料電池車推廣力度不大的現狀。

總結：通過上面的文章，相信大家對新能源車的電池分類有了一定的認識。其實從電池的本質來看，並沒有哪一種電池有著絕對的優勢，只是在特定的需求和政策的導向之下，三元鋰電池逐漸成為了市面上新能源車的主要選擇。雖然我國的新能源汽車發展迅猛，不過現階段的動力電池，在充電速度、續航裡程、重量控制、低溫性能等方面，都還有很大的提升空間。相信隨著進一步的發展，一定會有更加適合新能源車特性的電池誕生。

來源：搜狐汽車

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