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磷酸铁锂电池的安全性要更高 一筹
作者:滚球体育    发布日期:2020-05-19 05:14


  新能源汽车各种电池详细解释_兵器/核科学_工程科技_专业资料。随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大,越来越多的新能源汽车走进大众的视野。很多汽车 品牌强势进军新能源汽车领域,使得新能源汽车技术不断成熟、供消费者选择的车型也越来越多,加 上新能源汽车经济实用、绿

  随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大,越来越多的新能源汽车走进大众的视野。很多汽车 品牌强势进军新能源汽车领域,使得新能源汽车技术不断成熟、供消费者选择的车型也越来越多,加 上新能源汽车经济实用、绿色环保的特点,越来越多的家庭和企业将新能源汽车作为买车、换车的第 一选择。 新能源汽车江湖有句话:“新能源汽车,得电池者得天下”。动力电池技术成了关乎一台新能源 汽车性能的关键,因此本期文章,知科君为大家普及一下新能源电动汽车最重要的核心部件---汽车 动力电池 首先我们了解下电池,总称为化学电池,现阶段我们将总类的化学电池可以分为; 一次电池,也称干电池,即不能够再充电的电池,如生活中常用的 5 号碱性电池; 二次电池,即可充电的电池,这也是汽车动力电池最基本的要求; 燃料电池,指正负极本身不含活性物质,活性材料连续不断从外部加入,如氢燃料电池; 化学电池 一次电池 二次电池(新能源电动汽车主要发展方向) 燃料电池 对于新能源汽车动力电池,我们主要关注化学电池中的二次电池和燃料电池,也就是有两条技 术路线。一条是以锂电池为主要研究方向的二次电池,目前发展迅速可谓“炙手可热”;另一条是一 直被寄予厚望的以氢燃料为主要研究方向的燃料电池, 氢燃料电池,目前与二次电池比起来,有一个很大的优势,就是可以在很快时间(五分钟左右) 给电池加满燃料,而不是等上几个小时来充满电。氢燃料电池充入的是氢气,而最终产生水分,也没 有废旧电池回收的问题,可以说是真正的新能源汽车,但由于氢的来源问题还未实现大规模量产和工 业化应用、以及最重要的安全、储存等方面因素,目前发展还是很大的瓶颈,不如二次电池发展的成 熟。 在二次电池中,就目前锂电池无论在能量密度,循环寿命和环保性能上都具有很大的优势, 是目前动力电池的首选,动力电池技术成了关乎一台新能源车型性能的关键,因此很多车企纷纷押宝 在新能源电池领域。目前市面上主流的新能源电动汽车电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸 锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元锂()等几大门类。今天知科君就带大家从目前市场上动力电池的主 流技术路线。去研究研究关于动力电池中的各种门道,看看这些电池都有什么优缺点!哪种才是适合 咱们家用的电池类型。 铅酸电池 镍氢电池 二次电池 锂电池 钴酸锂 锰酸锂 磷酸铁锂 三元锂() 铅酸电池 优点:成本低、低温性较好,价比高 不足:能量密度低、比功率低、寿命特别短、体积大、安全性差 作为比较成熟的技术,因其成本较低,而且能够高倍率放电,性价比高、依然是可供大批量生 产的用电池、如电动自行车、摩托车、低速电动车及老年代步车。但是铅酸电池的比能量、比功率和 能量密度及使用寿命都很低,以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及较高的续航里程、因此 一般只能用于低速车的使用。 铅酸 图片 镍氢电池 优点:价格低廉、技术成熟、寿命耐用性长 缺点:能量密度低体积大、电压低、有电池记忆效应 丰田独爱的镍氢电池虽然现阶段已经退出主流动力电池行列,但是由于其长期被目前最为成功的 混动车型-丰田普锐斯所采用,因此在动力电池领域依旧占有一定的地位。这种电池自上世纪 90 年 代后逐渐发展开来,并且被当时诸多的日系混动车型所采用。这其中最具代表性的当属丰田普锐斯家 族。 在最新一代的普锐斯车型上,丰田为消费者提供了两款电池可供选择,其中是目前最为常见的, 而另一款则是丰田自第一代普锐斯车型诞生以来就一直坚守的镍氢电池。究竟是什么原因让丰田把持 着镍氢电池久久不愿放弃呢? 但就能量密度来看,听上去颇为落伍的镍氢电池其实与普通锂电池差距并不大,约为 70-100Wh/kg,但由于电池单体电压仅为,仅为锂电池的 1/3,因此在需求电压一定的情况下,镍 氢电池组的体积要比锂电池大不少。因此在现阶段,除了丰田等少数厂家依旧坚守镍氢电池阵营之外, 其他厂商无一例外的都倒向了锂离子电池阵营。 目前国产的卡罗拉双擎与雷凌双擎同样采用的是镍氢电池组 那么为何丰田还会固执己见的坚守镍氢电池的阵营呢?这就不得不说到镍氢电池最大的优势:超 强的耐用性! 曾经美国着名的汽车媒体《消费者报告》对一台使用了十年后的第一代普锐斯进行了对比测试, 比较新车时的数据对比结果为:测试结果显示,采用镍氢电池的第一代普锐斯车型在经过了 10 年行 驶 33 万公里之后,将其与新车时的数据对比,无论是在油耗性能还是在动力性能都保持在同一水平, 说明混动系统和镍氢电池组仍然工作正常。 此外,即便在使用十年跑了 33 万公里之后,这辆第一代普锐斯其镍氢电池组从未发生过问题, 人们十年前所质疑因电池容量衰减将大幅影响油耗和动力性能的情况也没有出现。由此看来,一向严 谨保守的日本人对于镍氢电池的钟爱确实有其独到的原因。 虽然性能好于铅酸电池,但含有重金属,使用遗弃后对环境会造成污染。镍氢动力电池刚刚进入 成熟期,是目前汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系,现有混合动力 电池 99%的市场份额为镍氢动力电池,商业化的代表是的普锐斯。目前全球主要的汽车动力电池厂 商主要有日本的 PEVE 和 Sanyo,PEVE 占据全球 Hybrid 动力车用镍氢电池 85%的市场份额,目 前主要的商业化的混合动力汽车如丰田的 Prius、Alphard 和 EsTIma,以及的 Civic,Insight 等 均采用 PEVE 的镍氢动力电池组。 丰田图片 优点:此类型电池生产技术成熟,电池结构稳定,比能量高 不足:成本非常高、高温状态下的稳定性差 作为纯电动车领域的全球领导者,诞生自美国硅谷的特斯拉汽车凭借犀利的外形、秒的百公里加 速时间、以及超过 400 公里的续航能力,让大家对于电动车的看法有了颠覆性的改观,并且迅速成 为挑战传统燃油车的一大代表车型。除了强悍的电动机以及出色的电源管理技术之外,特斯拉能够一 炮而红的原因与其采用来自松下的钴酸不无关系。 早期的特斯拉 MODEL S 车型使用的是日本松下 18650 钴酸池,其单个大小略大于我们常见的 5 号干电池,但就是这样看似其貌不扬的电池,经过几千颗的相互并联,组成的电池组同样能够释放出 了惊人的能量 这种电池我们并不陌生,像笔记本电脑等电子数码设备使用的都是这种类型的电池,相比于其 它电池类型,以松下 18650 电池为代表的钴酸锂电池的优点是技术颇为成熟,比能量高(参与电极 反应的单位质量的电极材料放出电能的大小),此外,这类电池放电电流大,充电速度高,非常适合 特斯拉这样以高性能为取向的电动车。 为了尽可能提高电池的能量密度,特斯拉将这些单颗 3100mAh 容量的,整齐排列组合形成 一个个小的“电池盒”单元,再将这些单元进一步拼接构成一整块的动力电池组。最终总计 8142 颗 18650 电池组合成的电池组拥有超过 85kWh 的总容量,从而保证了特斯拉 MODEL S 超过 400 公 里的续航能力。 斯拉这种高密度的电池组合方式虽然带来了可观的电池总容量,但是钴酸锂电池热稳定性差, 再加上将集成电池板平铺于车辆的底盘位置,这样就对电池的散热与安全性提出了更高的要求,为此 特斯拉不得不设计出了复杂的电池保护程序以及独特的液冷散热系统来保证这套电池组的正常运作。 这一方面不仅加大了车身质量,对车辆的续航里程有一定的影响,当然最明显的则是无形中推升了车 辆的制造成本,因此特斯拉卖出这样的售价也是有原因的,从最新的特斯拉所有车型开始采用三元锂 电池也可以看出来,由于其循环寿命和安全性都较低,事实证明其并不太适用作为汽车动力电池。 特斯拉 18650 图片 锰酸, 优点:成本低、低温性能好 不足:能量密度不高、安全性一般、寿命短 成本低、好的正极材料,但是其材料本身并不太稳定,容易分解产生气体,因此多用于和其它材 料混合使用,以降低电芯成本,但其循环寿命衰减较快,容易发生鼓胀,高温性能较差、寿命相对短, 主要用于大中型号电芯。该电池最先由电池企业提出,这个来头可不小,是和日本电气股份有限公司 (NEC)的合资。锰酸锂代表车型是为早期聆风,没错就是大名鼎鼎的日产聆风,自 2010 年 全 球 上 市 之 后 , 累 计 销 量 已 经 超 过 了 30 万 辆 , 是 纯 电 动 汽 车 界 毫 无 争 议 的 世 界 第 一 。 由于相 比较钴、镍等稀有元素,锰元素储量丰富,因此其价格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所谓 的较好综合性能。所谓成也萧何败也萧何,也是正因为这种不温不火的特性,其逐步被新的技术所替 代,聆风也慢慢转向三元锂电池,今年北京国际车展新新聆风也将闪亮登场,让我们拭目以待。 磷酸铁池 优点:热稳定性佳、安全、成本较低、循环寿命长 缺点:能量密度低、怕低温 说到这,我们一定不得不说目前国内最具规模的新能源车企-比亚迪。这家以做手机锂电池起家, 现如今已经成长为涵盖电池制造、传统与新能源汽车生产制造的综合大型企业。这其中,磷酸铁锂电 池就是其最核心的产品,并且装备于比亚迪旗下的绝大多数车型上。 磷酸铁锂电池用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极,它的放电效率较高,价格也相比其他锂电 池更有优势。早年间,搭载比亚迪“铁电池”的 E6 成功为比亚迪打开了国内电动车市场,其投入深 圳出租车市场运营的比亚迪 E6 电动车也是大获成功。 作为全球最先实现磷酸铁锂电池产业化的车企之一,比亚迪所采用的这类磷酸铁锂电池相比早期 的,虽然在能量密度上并未有太大差别,但其热稳定性是目前中最好的,当电池温度处于 500-600℃ 高温时,其内部化学成分才开始分解,并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或爆炸,而相比上面所说的 松下(180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态),显然,磷酸铁锂电池的安全性要更高 一筹。 除了安全性更高之外,磷酸铁锂电池的使用寿命也有一定的优势。从深圳出租市场投入运营的比 亚迪 E6 使用效果上看,这些自 2010 年开始运营的 850 台 E6 电动出租车累计总行驶里程已经突破 3 亿公里,其中单车最高行驶里程超 67 万公里,至今这些车辆仍然运行良好,这也说明了磷酸铁锂 电池的可靠性。这样成绩也让比亚迪 E6 成为我国电动出租车市场保有量最大的车型。 不过除了热稳定性这一突出的优势之外,磷酸铁锂电池的能量密度较以及钴酸锂电池仍有不小的 差距,同样的电池容量,磷酸铁锂电池的重量更重、体积也更大,这也导致采用该电池类型的车辆续 航里程表现一般。当然,磷酸铁锂电池最大的痛点在于低温下的充电问题,当温度低于-5℃时,充电 效率较低,不适合北方新能源汽车车主在冬天的充电需求,这也成为比亚迪目前最新的混动车型唐 100、秦 100 暂时改用三元锂电池的重要原因。目前主要运用于商用物流车及城市公交车大客车。 () 优点:能量密度高、循环寿命长、不惧低温 不足:高温下稳定性不足, 最后是目前使用最为广泛的,也是国内装车量最大的一类电池,作为冉冉升起的新星,能量密度 可达最高,但高温性相对较差,但对对于续航里程有要求的纯电动汽车,其前景更广,是目前动力电 池主流方向,且适合北方的天气,低温时电池更加稳定。最新发布的 MODEL 3,即采用松下的 21700 型的三元(NCA)圆柱形的电池。 这类电池顾名思义是指电池是指正极材料中,除了锂外,还有镍钴锰,或者镍钴铝三种金属。相 比磷酸铁锂和,三元池的综合表现更为平均,能量密度不低,体积比能量也较高,而且价格也相对合 理些因而被越来越多的新能源汽车厂家所采用。 三元锂电池作为近两年涌现出的一种新产品其特点在于其优点在于它具有能量密度高、循环寿命 长、利于整车轻量化等优点对于提升车辆续航里程有很大帮助。此外更重要的原因则是随着产能的提 升,三元锂电池的价格也进一步降低,密度不断提高,正因为这些原因导致国内车企乘用车纷纷转向 使用三元锂电池,例如北汽新能源的国民神车 EV200 和 EX360 两款就放弃了磷酸铁锂路线,换用 了三元锂电池。 要说三元锂电池的缺点的话,那就是三元材料的脱氧温度是 200℃,放热能量超过 800J/g,并 且无法通过针剌实验。这就表明了三元电池在内部短路、电池外壳损坏的情况下,很容易引发燃烧、 爆炸等安全事故。正是出于安全性的原因导致国家曾暂停过在商用车型上配备三元锂电池。不过后来 随着技术的进步,尤其是在应用了陶瓷隔膜之后三元锂电池的安全问题已得到改善和解决。就目前市 场情况来看,由于三元锂电池综合优势还是比较明显的,汽车厂商对于三元锂电池的关注度也在持续 增加、也是乘用车动力电池以后重点的发展方向。因此大家采购新能源电动汽车请认准三元锂电池。 可以看出铅酸可能要狗带,镍氢是丰田一个人的狂欢,选择锂电池才是真正的王道!

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