電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

飛哥說

最近關注上海車展的朋友可能發現了,每個展臺都在展出電動車,每個品牌都在講電動化,似乎電動化已經勢不可擋。在電動化的大潮來臨之時,你做好選擇電動車的準備了嗎?電動車也有三大件,你對三大件之一的電池瞭解多少,能分清燃料電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、錳酸鋰電池嗎?

1、氫燃料電池

按工作原理電動車電池可分為兩大類,分別是運用電化學原理,將燃料和氧化劑反應,放出電能的燃料電池;充電時利用電池內部活性物質把電能儲存為化學能,放電時把化學能轉化為電能的蓄電池。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

燃料電池在汽車中的應用較少,基本為以氫氣作為燃料氫燃料電池。氫燃料電池放電需要氫氣與氧化劑反應,所以需要像汽油車加汽油一樣加註氫氣。氫燃料電池的優勢在於放電過程中只排放水,不會有其它任何氣體和有害物質排放,並且氫氣完全由人工製備,可以實現可再生。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

量產的氫氣燃料電池車型僅有2014年上市的豐田Mirai和2018上市的現代NEXO,截至目前,兩款車型各銷售了一萬多輛。制約其發展的主要原因在於:與蓄電池電動車在充電樁補充電量不同,氫燃料電池車需要在加氫站加註氫氣,而加氫站的修建成本和難度比充電樁和加油站高了不少,另外當前不成熟的氫氣製備技術導致氫燃料價格居高不下,也是燃料電池普及的難點。

2、三元鋰電池

蓄電池中以鋰作為關鍵材料的鋰電池,是主流電動汽車使用的動力電池,而鋰電池中的三元鋰電池,因為能量密度大,在相同重量的鋰電池中,可以攜帶更多的電能,而被絕大多數電動汽車採用。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

鋰電池主要按照正極材料的不同分為三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池。三元鋰電池的正極材料是鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)或鎳鈷鋁酸鋰(Li(NiCoAl)O2),三元指的就是鎳鈷錳(NCM)或鎳鈷鋁(NCA)這三種元素。NCA技術基本掌握在日本松下手中,主要是特斯拉使用這種NCA電池,國內電池企業的主流研發方向為NCM鎳鈷錳三元鋰電池。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

三元鋰電池的優勢是能量密度大,相比磷酸鐵鋰能量密度高出20%~50%左右,另外由於鋰電池的特性,冬季會因為低溫出現不同程度的衰減,三元鋰電池的衰減幅度要低於磷酸鐵鋰電池。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

三元鋰電池的缺點也很明顯,一是性質非常活潑,更加容易著火,這對車輛的電池管理系統提出了非常高的要求;二是三元鋰電池的價格也要更高,這兩點決定了三元鋰電池一般應用在高階電動車中。蔚來、小鵬等車企的高階車型多為三元鋰電池。

3、磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池的最大優勢穩定的化學性質,另外生產成本也要低於三元鋰電池,並且有著更長的壽命,所以雖然能量密度比三元鋰電池低,但仍然大量被裝備在電動公交,輕型電動卡車上。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

不過比亞迪漢EV上搭載的的刀片電池透過改善電池結構,使得能量密度比傳統鐵鋰電池提升了 50%。原來跑400公里的車,現在可以多跑200公里。但是冬季寒冷地區的朋友還是建議不要選擇磷酸鐵鋰電池,鐵鋰電池在冬季相比三元鋰電池效能衰減更厲害。

4、錳酸鋰電池

相對於三元電池和磷酸鐵電池的各領風騷,錳酸鋰電池在電動車市場上的聲音就小得多了,錳酸鋰電池的最大優勢在於價格,比磷酸鐵鋰電池還要低,再就是低溫衰減要低於三元鋰電池,這些特徵使得錳酸鋰電池主要被使用在客車上。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

但也不是沒有乘用車使用,賣出30多萬臺的日產聆風Leaf,之前就一直在使用錳酸鋰電池,只不現在已經更換為三元鋰電池了。

5、固態電池

固態電池是最近非常火熱的概念,是指使用了固態電解質的鋰電池,相對三元電池、磷酸鐵鋰電池這些液態電池而言,固態電池能量密度更大,重量更輕,成本更低,並且由於是固態的電解質,沒有液態電池高溫下脹氣、熱失控等安全問題。

電動化勢不可擋,電動車三大件之一的電池你瞭解多少?

集萬千優點於一身的固態電池最大的問題就是技術難度大,電池供應鏈的相關企業認為,至少在十年內,固態電池沒有上車量產的可能性。

今年一月份,蔚來發布了首款轎車ET7,其中搭載150kW電池包的長續航版本,續航里程達到了1000公里。150kW電池包可能使用了部分固態電池技術的半固態電池,由此可見固態電池巨大的效能空間。

總結

就整個市場來看,目前氫燃料電池和錳酸鋰電池是相對邊緣化的技術,主流動力電池為三元電池和磷酸鐵鋰電池。三元電池的能量密度更高,低溫衰減也要更低,但成本高,安全性較差,容易起火,而磷酸鐵鋰電池雖然能量密度低,冬季效能衰減嚴重,但成本較低,安全性較好,壽命長,並且比亞迪推出的刀片電池在一定程度上改善了其效能。