新能源汽車動力電池種類有哪些?
相關于傳統的汽車行業來說,電動汽車是以電能為資源動力,把傳統的汽車能源所用的動力進行了徹底的改變。傳統汽車大多數用的都是化石燃料,但電動汽車重要能源是電能,這也是隨著社會的發展進行的重大變革。電動汽車的核心是發展電動汽車的電池,電動電車的電池是現代行業的重要關鍵打破點。


電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)發展離(li)不(bu)開電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)革新,大廠(chang)商也在不(bu)斷(duan)地革新著(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)質量和電(dian)(dian)(dian)(dian)容量的(de)問題。目前市面(mian)上主流的(de)新能源電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)種(zhong)類大致歸為(wei)鉛酸(suan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)、鎳(nie)氫電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)、鈷酸(suan)鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)、錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)、磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)和三元鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(鎳(nie)鈷錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi))等幾大門類。
汽車動力(li)鋰(li)電池種類
鉛酸電(dian)池(chi):成(cheng)本低、低溫性好(hao)、性價(jia)比高;能(neng)量密度低、壽(shou)命短、體積大、安全性差。由于(yu)能(neng)量密度和(he)使用壽(shou)命很低,作為動力的電(dian)動汽車(che)無法(fa)擁有良好(hao)的車(che)速和(he)較高的續航里程,一(yi)般用于(yu)低速車(che)。
鎳氫電池:成本低、技術成熟、壽命長、耐用;能量密度低、體積大、電壓低、有電池記憶效應。由于其超強耐用性,被豐田混動車型普銳斯長期采用。與鋰離子電池相比,電池單體電壓僅為1.2v,為鋰離子電池的1/3,因此需求電壓一定的情況下,鎳氫電池體積比鋰離子電池大不少。雖然性能優于鉛酸電池,但是含有重金屬,遺棄后對環境造成污染。
鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi):是目前(qian)最技術最先進的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)之一。這(zhe)種電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)能量密度高,能存的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)就多;循環壽命(ming)長,能充放電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)次數就多,用的(de)(de)年頭也(ye)長。現在用在電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車上(shang)的(de)(de)鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi),重要(yao)是兩種:磷酸(suan)鐵鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)和三(san)元鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)。簡單來說,“磷酸(suan)鐵鋰(li)”、“三(san)元鋰(li)”都是動力鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)正極材(cai)料,對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)能量密度有著(zhu)決定性用途,所(suo)以在電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)命(ming)名(ming)規則上(shang),多以正極材(cai)料來命(ming)名(ming),三(san)元鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)和磷酸(suan)鐵鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)由來皆是如此。
磷酸鐵鋰離子(zi)電池
磷酸鐵鋰電池熱穩定佳、安全、成本低、壽命長;能量密度低、怕低溫。熱穩定性是動力鋰離子電池中最好的。電池溫度處于500-600℃時,其內部化學成分才開始分解,并且穿刺、短路、高溫都不會燃燒或者爆炸,因此比松下的鈷酸鋰離子電池的安全性更高,使用壽命也較長。
但能量密度低(di),導致(zhi)電(dian)池(chi)重量更(geng)重,體積也(ye)更(geng)大,車輛續航里程一(yi)般。而其最大的痛點在于(yu)低(di)溫充(chong)電(dian)問題,當溫度低(di)于(yu)-5℃時,充(chong)電(dian)效率低(di),不適合(he)北方在冬天(tian)充(chong)電(dian)的需求。
三元(yuan)鋰離子(zi)電(dian)池
三元(yuan)鋰離(li)子電池能量密(mi)度高、循環壽命長(chang)、不懼低(di)(di)溫(wen);高溫(wen)下穩定不足。能量密(mi)度可(ke)達最高,但高溫(wen)性相(xiang)對(dui)較差(cha),關于續航里程有要求(qiu)的(de)純電動(dong)汽車,其是主流方(fang)向,且適合(he)北方(fang)天(tian)氣,低(di)(di)溫(wen)時電池更加(jia)穩定。特斯(si)拉公布的(de)Model3,即采用松下的(de)21700型(xing)三元(yuan)圓(yuan)柱(zhu)形電池。
缺點就(jiu)是三元材料的(de)脫氧溫度是200℃,并且無法通過針刺實(shi)驗,表明三元電池在內(nei)部短(duan)路、電池外殼損壞的(de)情況下,容易(yi)引發燃燒、爆炸(zha)等安全事(shi)故。
三元(yuan)(yuan)(yuan)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)到底是哪三元(yuan)(yuan)(yuan)?三元(yuan)(yuan)(yuan)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)的“三元(yuan)(yuan)(yuan)”指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元(yuan)(yuan)(yuan)素的聚合物(wu),在三元(yuan)(yuan)(yuan)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)中做正極。三者缺一不可(ke),在電(dian)(dian)池(chi)內部發揮巨大的用(yong)途。
鎳:重(zhong)要用途是提升電池的(de)體(ti)積(ji)能量密(mi)度(du),是提升續航(hang)里程的(de)重(zhong)要突破口,但含量過多會導致(zhi)鎳離(li)子占(zhan)據鋰離(li)子位置(鎳氫混排),導致(zhi)容量下降。
鈷(gu):抑制陽離子(zi)的(de)混排,用以提(ti)升穩定性和延長電池(chi)的(de)壽命,此外(wai),也(ye)決定了(le)電池(chi)的(de)充放(fang)電速度(du)和效率(倍(bei)率性能),但(dan)過高的(de)鈷(gu)含(han)量(liang)會導致(zhi)實際(ji)容量(liang)降低。
鋁或(huo)錳:鈷是十分(fen)昂(ang)貴(gui)的稀有金屬(shu)成(cheng)(cheng)本高昂(ang),錳或(huo)鋁的用(yong)途(tu)在于(yu)降(jiang)低正極(ji)材料成(cheng)(cheng)本,同時提升電池的安全性(xing)和穩(wen)定性(xing)。
為了提(ti)高(gao)三元(yuan)鋰離子電池的(de)(de)(de)容量,就要提(ti)高(gao)正極中鎳(nie)的(de)(de)(de)比(bi)例。所以你看,鎳(nie)的(de)(de)(de)比(bi)例在不斷提(ti)高(gao),從早期的(de)(de)(de)NCM111,到近兩(liang)年(nian)的(de)(de)(de)NCM523、NCM611,再到今年(nian)紛(fen)紛(fen)上馬(ma)的(de)(de)(de)NCM811,電池能量密(mi)度(du)越(yue)來越(yue)大,鎳(nie)用得也是越(yue)來越(yue)生猛。
鎳用(yong)得多(duo),鈷和(he)(he)錳的(de)(de)比例必然會(hui)減少。電(dian)池(chi)的(de)(de)壽命(ming)和(he)(he)穩定性(xing)是(shi)(shi)不是(shi)(shi)會(hui)受影響?理論上會(hui),但現在三(san)(san)元鋰離子電(dian)池(chi)主角無疑就(jiu)是(shi)(shi)“高鎳”的(de)(de)三(san)(san)元鋰離子電(dian)池(chi)。這一方面(mian)是(shi)(shi)政(zheng)策(ce)原(yuan)因,續航(hang)里程(cheng)長、電(dian)池(chi)能量(liang)密度高的(de)(de)電(dian)動汽車,能拿到的(de)(de)財政(zheng)補貼就(jiu)多(duo);另一方面(mian)是(shi)(shi)各汽車廠商要搶風頭,搞續航(hang)里程(cheng)競賽,好像誰家的(de)(de)車續航(hang)長,誰家的(de)(de)技(ji)術就(jiu)先進。
隨(sui)著(zhu)補貼政策(ce)的(de)“退坡”和退出(chu),三元鋰(li)(li)離(li)子電(dian)池(chi)的(de)“高鎳”沖動可能會冷靜(jing)一下(xia)。而隨(sui)著(zhu)磷酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)(tie)鋰(li)(li)技術的(de)進(jin)步,與三元鋰(li)(li)互爭雄長也在意料(liao)之中。比亞迪八月份透(tou)露,將于(yu)明年5-六月份推出(chu)的(de)全新一代鐵(tie)(tie)鋰(li)(li)離(li)子電(dian)池(chi),體積比能量(liang)(liang)密度將提(ti)升(sheng)50%,壽(shou)命(ming)長達8年120萬公里(li),成本還(huan)可以節約30%。有(you)分析說,磷酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)(tie)鋰(li)(li)的(de)能量(liang)(liang)密度有(you)望與622三元鋰(li)(li)離(li)子電(dian)池(chi)媲美,誠如(ru)此(ci),再(zai)有(you)安全性好、壽(shou)命(ming)長、成本低(di)的(de)加持,磷酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)(tie)鋰(li)(li)離(li)子電(dian)池(chi)未(wei)嘗不(bu)會再(zai)回舞(wu)臺中央(yang)。
磷酸鐵鋰(li)離(li)(li)子電池(chi)和三(san)元鋰(li)離(li)(li)子電池(chi),不能(neng)(neng)(neng)簡(jian)單說哪種好(hao),只(zhi)能(neng)(neng)(neng)說各擅勝場。磷酸鐵鋰(li)離(li)(li)子電池(chi)勝在壽命(ming)長、安全性好(hao)、成本低(di),但能(neng)(neng)(neng)量密(mi)度和低(di)溫(wen)性能(neng)(neng)(neng)稍(shao)遜(xun);三(san)元鋰(li)離(li)(li)子電池(chi)勝在能(neng)(neng)(neng)量密(mi)度大,存(cun)電多,但安全性和壽命(ming)稍(shao)遜(xun)。
再過幾(ji)年(nian),就(jiu)要看固(gu)(gu)態鋰離子電池(chi)了(le)。固(gu)(gu)態鋰離子電池(chi),電解質由液體變成了(le)固(gu)(gu)體,電容量大(da)、充電速度(du)快,又沒(mei)有電解液泄漏起火的(de)風險,可謂理想(xiang)的(de)動力鋰電池(chi)。全球已經有幾(ji)家公司推出了(le)固(gu)(gu)態電池(chi)的(de)原型電池(chi),也許三五年(nian)之內,這種電池(chi)就(jiu)會異軍突(tu)起。

 




