新能源汽车动力电池分类

时间:2021-08-19 15:44:12  作者:  来源:



新能源汽车的发展离不(bú)开电池的革新,大厂商(shāng)也在不(bú)断地革新着(zhe)电动汽车的电(diàn)池质量和电容量的(de)问题。目前市面上主流的新能源汽车动(dòng)力电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池和三元锂离子(zǐ)电池(镍钴锰酸锂(lǐ)离子电池)等几大门类。

 1、铅酸电池

  成本低、低温性好(hǎo)、性价比高;能量密度低(dī)、寿命短(duǎn)、体积大、安全性差。由于能量密度和使用寿命(mìng)很低,作为动力的电动汽(qì)车无(wú)法拥(yōng)有良好的车速和较高的续航里程,一般用于低速车。

  2、镍氢电池

  成本低、技术成熟、寿命长、耐(nài)用;能量密度低、体积大、电压低、有(yǒu)电池(chí)记忆效(xiào)应。由于其超强耐用性(xìng),被丰田混动车型长期采用。与锂离子电池相比,电池(chí)单体电压仅为1.2v,为锂离子电池的1/3,因此需求电压一定的情况下,镍氢电池体积比锂离子电(diàn)池大不少。虽然性能优于铅酸电池,但是含有(yǒu)重金属,遗弃后对环境造成污染。

  3、锂离子电池

  是目前(qián)最技术(shù)最先进的电池之一。这种电池能量(liàng)密度高,能存的电(diàn)就多;循(xún)环寿(shòu)命长,能充放电的(de)次(cì)数就多,用的年头也长。现在(zài)用在电动汽车上的锂离子电池,重要是两(liǎng)种:磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。简单来说,“磷酸(suān)铁锂”、“三(sān)元锂”都是动力锂电池的正极材料,对电池能量密度有着决定性用途,所以(yǐ)在电池(chí)命名规(guī)则上,多以正极材料(liào)来命名,三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电(diàn)池的由来皆是如此。

  4、磷酸铁锂离子电池

  磷酸铁锂离子电池热稳定佳(jiā)、安全、成本低、寿命长;能量密度低(dī)、怕低温。热稳定性是动力锂离子(zǐ)电池中最好的。电池温度处于(yú)500-600℃时,其内部化(huà)学成分才开始分(fèn)解,并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或者爆炸(zhà),因此比松下的(de)钴酸锂离子电池(chí)的(de)安(ān)全性更高,使用寿(shòu)命也较长。

  但能量密(mì)度低,导致电(diàn)池重量更(gèng)重(chóng),体积也更(gèng)大,车辆续航里程一般(bān)。而其(qí)最大的痛点在于低温充电问题,当温度低于-5℃时,充电效率低,不适合北(běi)方在冬天充(chōng)电的需求。

  5、三(sān)元锂离(lí)子电池

  三元锂离子电池能量密度(dù)高(gāo)、循环寿命长、不惧低温;高温下稳定不足。能量密度可达最高,但高温性相(xiàng)对较差,关于续(xù)航里程有(yǒu)要求的纯电动(dòng)汽(qì)车,其是主流(liú)方向,且适合北方天气,低温时电池更加稳(wěn)定。特斯拉公布的Model3,即采用(yòng)松下的21700型三元圆柱形电(diàn)池。

  缺点就是三元材料的脱氧(yǎng)温度(dù)是200℃,并且无法通过针刺实验,表明三元(yuán)电池(chí)在内部短路、电池外壳损坏的情况下,容易引发燃(rán)烧、爆炸等安全事故。

  三元锂离(lí)子(zǐ)电池到(dào)底是哪三元?三元锂离子(zǐ)电池的(de)“三元”指的是包(bāo)含镍(Ni)、钴(gǔ)(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,在三元锂离子(zǐ)电池中做正(zhèng)极。三者缺一不可,在电池内部发挥巨大的用途(tú)。

  镍:重(chóng)要用途(tú)是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程(chéng)的重(chóng)要突(tū)破口,但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置(镍(niè)氢混排),导致容量下降。

  钴:抑制阳离子的(de)混排,用以提升稳定性和延长电池的寿命(mìng),此外,也决定了电池(chí)的充放电速度和效率(倍率性能),但(dàn)过高的钴含量会导致实际容量降低。

  铝(lǚ)或锰:钴是十分昂贵的稀(xī)有金属(shǔ)成本高昂,锰或铝的(de)用途在于降低正极材料(liào)成本,同时提升(shēng)电池的安全性和稳定(dìng)性。

  为了提高三元锂离子电池的容量,就要提高正极中镍的比例。所以镍的比例在不断提(tí)高,从早期的NCM111,到近两年的NCM523、NCM611,再到今年纷纷上马(mǎ)的(de)NCM811,电池能量密(mì)度越来越(yuè)大,镍用得也是越来越(yuè)生猛。

  镍用得(dé)多,钴和锰的比例必然会减少,电(diàn)池的(de)寿命(mìng)和稳定性是不是会受影响(xiǎng)?理论上会,但现在三元锂离子电池主角无疑就是“高镍”的三元(yuán)锂离子电池。这(zhè)一方面是政策原因,续航里程长、电池能量密度高(gāo)的电动汽车,能拿到的财政补贴就多;另一方面是各汽车厂商要抢风头,搞(gǎo)电动汽车续(xù)航里程竞赛,好像(xiàng)谁家的车续航长,谁家的技术就先进。

  磷(lín)酸铁锂离子电池和三元锂离子电池,不能简单(dān)说哪种好,只能说各擅胜场。磷酸铁锂离子电池胜(shèng)在(zài)寿命长、安全性好、成本低,但能量密度和低温性能稍逊;三元锂离子电池胜在能量密度大,存电多,但安全性(xìng)和寿命稍逊。

  相关于(yú)传统的汽车行(háng)业来说,电动汽车是(shì)以电能为资源动力,把(bǎ)传统的汽车能源所用的动力进(jìn)行了彻底的改变。传统汽车大多数用的都是化石燃料,但电动(dòng)汽车重要能源是电(diàn)能,这也是随着社会的发展进行的重大变革。电动汽车的核心是发展(zhǎn)电动汽(qì)车(chē)的电池,电动电(diàn)车(chē)的电池是现代行业的(de)重要关键打(dǎ)破点。



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