新能源電池汽車用哪些新能源電池做動力?

目前新能源汽車主要有兩種類型,一種混合動力新能源汽車,就是汽油和電池替換使用,提供動力;另一種是純電池提供動力的汽車。在當下新能源汽車備受矚目的情況下,所使用的新能源電池有哪些種類呢?但對于新能源車,續航、充電和安全是消費者最關心的三個問題,而它們表現的好壞很大程度上取決于電池。

1、鎳氫新能源電池與油混(hun)合動力的新能源汽車
目前用于混合動力車上的電池大致有三類:鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池。鉛酸電池質量重,不能快充深放,循環壽命短已經被淘汰;鋰離子電池具有大電流性能,并且價格高,但存在一定安全問題,但是隨著電池技術的發展,磷酸鐵鋰電池的出現,讓鋰電池作為動力源成本更有競爭力的選擇。鎳氫電池雖然技術比較成熟,安全性也不錯,也沒有環境污染方面的問題,但是鎳氫電池有優勢也有劣勢:
(1)鎳氫電池具有良好的快速充(chong)電性能
(2)鎳氫電池具有良好的(de)低溫性能
1)低溫放電
鎳氫電(dian)(dian)(dian)(dian)池采用(yong)(yong)堿性(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)解質水溶液,最低可(ke)-40℃放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian),-20℃下(xia)(xia)(xia)可(ke)2C~3放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池采用(yong)(yong)有(you)機電(dian)(dian)(dian)(dian)解質溶液,低溫下(xia)(xia)(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻迅速增大(da),0C下(xia)(xia)(xia)性(xing)能已(yi)大(da)大(da)衰(shuai)減,不能滿足-10℃下(xia)(xia)(xia)正常使用(yong)(yong)要求。
2)低溫(wen)充電
低溫快充型(xing)鎳氫電池最低可(ke)-40℃充電,-30℃以上可(ke)1C快速充電,-20℃以上可(ke)3C或2C快速充電。
鋰離子電池-5℃下不能充電,否(fou)則易(yi)導(dao)致安全性風險。
(3)鎳氫(qing)電池具有良好(hao)的環保性(xing)和可回收性(xing)
鎳(nie)氫(qing)電(dian)池不含劇毒物質,主要成分為鎳(nie)、稀(xi)土,回(hui)收(shou)價(jia)值高(gao)(有殘余價(jia)值),回(hui)收(shou)難度小,基本可(ke)全部(bu)回(hui)收(shou)再(zai)利用(yong),可(ke)持續發展(zhan)。
2、鋰電池新能源純電動汽車
因為固有化(hua)學(xue)屬性,磷(lin)(lin)酸鐵(tie)鋰(li)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓低,能(neng)量(liang)密度(du)大(da)概在(zai)140Wh/kg左右;而三元鋰(li)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓高,能(neng)量(liang)密度(du)基本在(zai)240kWh/kg。這也就是(shi)說,在(zai)相同電(dian)(dian)池重量(liang)下,三元鋰(li)的能(neng)量(liang)密度(du)是(shi)磷(lin)(lin)酸鐵(tie)鋰(li)電(dian)(dian)池能(neng)量(liang)密度(du)的1.7倍。
目前來(lai)(lai)說,三元鋰(li)電池(chi)(chi)有NCM523、NCM622和NCM811三種,其中NCM811電池(chi)(chi)是主流(liu)應用電池(chi)(chi)。鮮為(wei)人知的是,這三類電池(chi)(chi)命名方式均源自正極(ji)材料(liao)鎳(nie)鈷錳(meng)的比例,譬如811電池(chi)(chi),正極(ji)材料(liao)主要是用80%鎳(nie)、10%鈷和10%錳(meng),簡(jian)單的來(lai)(lai)說就是在(zai)之前的三元鋰(li)電池(chi)(chi)基(ji)礎上面,將(jiang)電極(ji)的材料(liao)變成了8:1:1。
值得注意的(de)(de)是,因(yin)為(wei)對(dui)電池續航要求的(de)(de)不斷上(shang)(shang)升(sheng),高鎳(nie)NCM811是電池發展重點突(tu)破方向(xiang)。而選擇它(ta)的(de)(de)主要原因(yin)是:鎳(nie)元(yuan)素含量(liang)的(de)(de)升(sheng)高會(hui)促使(shi)三元(yuan)(鎳(nie)鈷錳(meng))正(zheng)極材料(liao)的(de)(de)比容量(liang)上(shang)(shang)升(sheng),進一(yi)步(bu)可擴大(da)電芯的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)密度(du),而電能(neng)(neng)存儲(chu)量(liang)會(hui)隨著能(neng)(neng)量(liang)密度(du)的(de)(de)增大(da)上(shang)(shang)升(sheng)。
事(shi)實上(shang),在三元鋰電(dian)池出現之前,NCA電(dian)池是新能源(yuan)車(che)動力源(yuan)的(de)主流(liu),而經過某機構對NCA和(he)NCM811電(dian)池的(de)測試,發現只需要(yao)使用5%鈷(gu)的(de)NCA在性能上(shang)要(yao)比鈷(gu)含(han)量(liang)10%的(de)NCM811電(dian)池更占有(you)優勢,但因為鎳鈷(gu)鋁電(dian)池制(zhi)作工藝、成本都高,而且(qie)技術掌(zhang)握在日韓企(qi)業手里,所以現在國內企(qi)業主要(yao)研(yan)發鎳鈷(gu)錳(meng)電(dian)池。
安全性:磷酸鐵鋰電池大于三元鋰電池
因為材料(liao)原因,磷酸鐵鋰(li)電池(chi)(chi)熱穩定性(xing)是最好的,電熱峰值大于350℃,當(dang)溫度處(chu)于500-600℃內部化(hua)學(xue)成分才會開(kai)始分解。但其(qi)耐低溫性(xing)能較(jiao)差,容(rong)量3500mAh的電池(chi)(chi),在零下10℃環境中工(gong)作,100次充放電循環以后(hou),電池(chi)(chi)就(jiu)處(chu)于報廢狀態(tai)。
相比較之下,三(san)元鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)材料不(bu)穩定,經常(chang)在(zai)200度左右就(jiu)容(rong)易發生分解(jie)(jie),并且在(zai)高溫作(zuo)用(yong)下電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)液會(hui)迅速燃(ran)燒,引(yin)(yin)發連鎖反應(ying),甚(shen)至引(yin)(yin)起車(che)(che)輛(liang)發生自(zi)燃(ran)!所(suo)以,現在(zai)很多搭(da)載(zai)三(san)元鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的新能源車(che)(che),都需要加入過溫防護和電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)管理系統(tong)來(lai)保護電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。
不(bu)過,三元鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)要比磷酸鐵(tie)鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)好。在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)狀態下(xia),磷酸鐵(tie)鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)充放(fang)電(dian)的(de)(de)下(xia)限(xian)值為-20℃,而三元鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)下(xia)限(xian)值為-30℃,低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)(neng)更好。據測試,在相同(tong)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)條件下(xia),三元鋰電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)續航里程衰(shuai)減不(bu)到15%。
相比較(jiao)之下,三元(yuan)鋰電(dian)池(chi)(chi)材(cai)料不穩(wen)定(ding),經(jing)常在200度左右就(jiu)容易發(fa)(fa)生(sheng)分解,并(bing)且在高溫作用(yong)下電(dian)解液會(hui)迅速燃燒,引發(fa)(fa)連鎖反應,甚至引起車(che)輛發(fa)(fa)生(sheng)自燃!所以(yi),現(xian)在很多搭(da)載三元(yuan)鋰電(dian)池(chi)(chi)的新能源(yuan)車(che),都需要加入過溫防護(hu)和電(dian)池(chi)(chi)管理系(xi)統來保護(hu)電(dian)池(chi)(chi)。
不過,三元鋰電池的低溫性能要比磷酸鐵鋰電池好。在低溫狀態下,磷酸鐵鋰電池充放電的下限值為-20℃,而三元鋰電池的下限值為-30℃,低溫放電性能更好。據測試,在相同低溫條件下,三元鋰電池的低溫續航里程衰減不到15%。
壽命:磷酸鐵鋰電池大于三(san)元鋰電池
電池(chi)(chi)壽命就是電池(chi)(chi)在多次(ci)完全(quan)充放電后的(de)電量(liang)衰減(jian),一(yi)般電動車電池(chi)(chi)充滿后有(you)效電量(liang)衰減(jian)到(dao)原有(you)80%電量(liang)以下就代表需要更(geng)換(huan)電池(chi)(chi),更(geng)換(huan)標準和手(shou)機(ji)電池(chi)(chi)是一(yi)樣的(de)。
正常來(lai)講(jiang),磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池(chi)(chi)完全(quan)充(chong)(chong)放(fang)(fang)電(dian)循(xun)環(huan)次數可達3500次,之后每充(chong)(chong)放(fang)(fang)電(dian)一(yi)次,電(dian)量(liang)衰減一(yi)次,多次衰減后到原(yuan)有(you)電(dian)量(liang)的80%以下(xia)。換算成時間(jian),每天(tian)充(chong)(chong)放(fang)(fang)電(dian)一(yi)次,磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池(chi)(chi)將近10年(nian)才會(hui)開始(shi)走向衰減,更(geng)換電(dian)池(chi)(chi)。
不同于磷酸(suan)鐵(tie)鋰電池,三(san)元鋰電池比(bi)磷酸(suan)鐵(tie)鋰壽(shou)命(ming)短一(yi)些,完全充放電循(xun)環(huan)超過(guo)(guo)2000次就會開始出(chu)現(xian)衰(shuai)減(jian)現(xian)象,時間一(yi)般是6年左右(you)。不過(guo)(guo),通過(guo)(guo)電池管理等方(fang)法可以稍微延長一(yi)點電池壽(shou)命(ming),但也(ye)僅是稍加延緩而已(yi)。
當然,電(dian)池(chi)組(zu)的(de)(de)壽(shou)命并非是單體(ti)(ti)電(dian)池(chi)壽(shou)命簡(jian)單的(de)(de)總和。作為組(zu)合體(ti)(ti),只有當電(dian)池(chi)組(zu)里面的(de)(de)多個電(dian)池(chi)單體(ti)(ti)性(xing)能高度一(yi)致時,電(dian)池(chi)組(zu)的(de)(de)壽(shou)命才能發(fa)揮出(chu)接(jie)近單體(ti)(ti)電(dian)池(chi)的(de)(de)水平。
制造(zao)成本:三元鋰(li)電池大(da)于磷酸鐵鋰(li)電池
在(zai)電(dian)池(chi)成(cheng)本(ben)上,磷酸鐵鋰(li)(li)電(dian)池(chi)也有巨(ju)大優(you)勢,它沒有貴(gui)重(zhong)金(jin)屬(shu)(鎳(nie)(nie)鈷金(jin)屬(shu)元(yuan)素),所以在(zai)生產成(cheng)本(ben)上較(jiao)低(di)。三(san)元(yuan)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)了鎳(nie)(nie)鈷錳多種(zhong)材料,并且高鎳(nie)(nie)電(dian)池(chi)的(de)生產需(xu)要比較(jiao)嚴格的(de)工藝環境(jing),目(mu)前(qian)成(cheng)本(ben)比較(jiao)高。
其次,這些年,鋰、鈷(gu)等金屬資(zi)源面臨稀(xi)缺問題,尤(you)其是(shi)金屬鈷(gu),價格(ge)一(yi)路飛(fei)漲,報價20萬元(yuan)/噸以上。而(er)一(yi)噸電(dian)解鎳(nie)(nie)的價格(ge),現在也就11萬元(yuan)左右(you)。所以,很多(duo)電(dian)池企業不得不往811發展,提升鎳(nie)(nie)含量(liang),降低鈷(gu)含量(liang),進而(er)降低成本。
書歸正傳,綜(zong)合電池能(neng)量密(mi)度、低溫性能(neng)、安(an)全性、使(shi)用壽命(ming)以(yi)及(ji)成(cheng)本(ben)來(lai)看(kan),磷(lin)酸鐵(tie)鋰(li)電池和三(san)元鋰(li)電池是各有優(you)勢,但若非要說誰(shui)輸誰(shui)贏,還真的難以(yi)下定(ding)論。
不過,現(xian)在(zai)特斯(si)拉已經在(zai)研(yan)發固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池了,所以套用(yong)理想汽(qi)車創始人李想的一句(ju)話:磷(lin)酸鐵鋰電(dian)(dian)(dian)池屬(shu)于(yu)大巴(ba),三元(yuan)鋰電(dian)(dian)(dian)池屬(shu)于(yu)乘用(yong)車,而(er)固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池屬(shu)于(yu)未來。
3、新能源(yuan)燃料電池(chi)純電動(dong)汽車
燃料電池電動汽車實質上是電動汽車的一種,在車身、動力傳動系統、控制系統等方面,燃料電池電動汽車與普通電動汽車基本相同,主要區別在于動力電池的工作原理不同。一般來說,燃料電池是通過電化學反應將化學能轉化為電能,電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣,氧化劑則采用氧氣,因此最早開發的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料,氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。
盡管燃料電池車目前不如純電車成熟,但它的種種優點,足以讓其在未來與純電車一爭高低。氫氣可以永久儲存、傳輸。氫燃料電池車相比于純電動車補充能源時間短,能量密度高,續航里程長;而且燃料電池本身無污染,不像純電汽車電池存在重金屬污染問題。由于這些優點,氫燃料電池汽車在國際社會上被視為比純電動車更為終極的技術路徑。
氫燃(ran)料電池(chi)(chi)動力有效減(jian)少了氫燃(ran)料與電池(chi)(chi)能量(liang)轉(zhuan)換(huan)的(de)(de)損(sun)耗,氫能量(liang)轉(zhuan)化效率相(xiang)當于傳(chuan)統燃(ran)油發動機的(de)(de)兩倍,達(da)到了60%。可在-30℃的(de)(de)超低溫環境下正常、穩定(ding)的(de)(de)啟動。而這,曾經是(shi)傳(chuan)統氫燃(ran)料電池(chi)(chi)車(che)(che)的(de)(de)痛(tong)點(dian),也(ye)是(shi)純電汽車(che)(che)的(de)(de)最大(da)痛(tong)點(dian)之一。
就目前的(de)(de)技術看,氫燃料(liao)電池(chi)車在商(shang)用(yong)車領域發(fa)展空間更大,純電動車則(ze)在乘用(yong)車領域有著(zhu)很強的(de)(de)優勢(shi)。從長遠看,兩者并存(cun)的(de)(de)局(ju)面將(jiang)會逐漸形成。
純燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)車(che)只有(you)(you)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)一(yi)個(ge)動(dong)(dong)力(li)(li)源(yuan),汽(qi)車(che)的(de)所有(you)(you)功(gong)率(lv)(lv)附和(he)都(dou)有(you)(you)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)承擔。燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)汽(qi)車(che)多采用(yong)混合驅(qu)動(dong)(dong)形式,在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)基礎上,增加(jia)了一(yi)組電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)或超(chao)級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容作為(wei)另一(yi)個(ge)動(dong)(dong)力(li)(li)源(yuan)。主要結(jie)構有(you)(you):能量(liang)控制單元,空氣壓縮機(ji),燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)堆,高(gao)壓儲氫(qing)瓶,動(dong)(dong)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)組,電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)。高(gao)壓儲氫(qing)瓶提供燃(ran)料(liao),動(dong)(dong)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)組提供而外的(de)功(gong)率(lv)(lv),讓(rang)車(che)加(jia)速、爬坡和(he)高(gao)速運行。在(zai)車(che)輛滑行時,能量(liang)控制單元將驅(qu)動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)變(bian)為(wei)發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji),從而將部分(fen)汽(qi)車(che)動(dong)(dong)能變(bian)為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能給動(dong)(dong)力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。也就是說采用(yong)混合動(dong)(dong)力(li)(li)形式后,不僅(jin)可以(yi)采用(yong)功(gong)率(lv)(lv)較小的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)系統,還可以(yi)實現制動(dong)(dong)能回收。還可以(yi)是燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)系統的(de)運行工況相(xiang)對比(bi)較穩定,有(you)(you)利提高(gao)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)系統效率(lv)(lv)和(he)壽命。
