隨著前些日子炒得火熱的“廉價版”特斯拉 Model 3的正式上市,電動汽車又一次成為了車迷關(guān)注的焦點。在政府政策的扶植與財政補(bǔ)貼情形下,這兩年的新能源車型市場可謂熱鬧非凡。 作為電動汽車的核心部件,各種名稱拗口的車用電池種類也著實讓一般消費者摸不著頭腦,什么磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰等等一般消費者很難從中看出門道。因此,小編特意整理、研究了現(xiàn)在市場上常見的幾種動力電池的信息,來幫助大家了解這些電池的優(yōu)缺點! 首先還是從目前大熱的特斯拉入手,看看身價不菲、性能不凡的特斯拉究竟用的什么電池 特斯拉與鈷酸鋰電池 犀利的外形、百公里加速3.2秒、續(xù)航440公里,這些都是特斯拉Model S作為一款純電動汽車能夠一炮而紅的原因。 Model S之所以能夠擁有不遜于傳統(tǒng)燃油車的性能表現(xiàn),除了電動機(jī)技術(shù)之外,還要得益于特斯拉先進(jìn)的電池技術(shù)。 早期的特斯拉車型使用的是松下18650鈷酸鋰電池鋰電池,其大小類似我們常見的5號干電池,在85kWh的MODEL S的電池單元一共運用了8142個18650鋰電池,如下圖: 這種電池我們并不陌生,像筆記本電腦等電子數(shù)碼設(shè)備使用的都是這種類型的電池,相比于其它電動車使用的電池類型,18650電池的優(yōu)點是技術(shù)更為成熟,比能量(參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的大?。┓矫嫠鼛缀跏橇姿徼F鋰電池(比亞迪e6)的兩倍。 另一方面,鈷酸鋰電池?zé)岱€(wěn)定性差,加上由于集成電池板平鋪于車輛的底盤位置,這樣就對電池的散熱與安全性提出了更高的要求,為此特斯拉設(shè)計了復(fù)雜的電池保護(hù)程序以及獨特的液冷散熱系統(tǒng),這無形中推升了采用該型電池車輛的制造成本。 (上圖為特斯拉底盤電池組) 比亞迪與磷酸鐵鋰電池 作為國內(nèi)電池行業(yè)巨頭-比亞迪的主打技術(shù),磷酸鐵鋰電池裝備于比亞迪旗下的絕大多數(shù)車型上。該型電池屬于鋰離子二次電池,它的放電效率較高,價格也相比其他鋰電池更有優(yōu)勢,在倍率放電情況下充放電效率可達(dá)到90%以上,比低速電動汽車使用的鉛酸電池高出10%,因此適合作為動力電池使用。 磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性優(yōu)越,可以在390℃以內(nèi)的高溫下保持穩(wěn)定,不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒,可以輕松通過針刺實驗。而且磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬,對人體沒有直接危害。 (上圖為采用磷酸鐵鋰電池的比亞迪秦) 與此同時,磷酸鐵鋰電池使用壽命較長。在作為出租車使用的比亞迪E6實際運行多年的使用效果上看:磷酸鐵鋰電池在使用80%的容量后進(jìn)行快充,可以安全達(dá)到4000至5000次,70%后,也可以保證7000—8000次,理論壽命可以達(dá)到7~8年。2010年開始在深圳投入運營的850臺e6電動出租車?yán)塾嬁傂旭偫锍探?億公里,單車最高行駛里程超67萬公里,至今這些車輛仍然運行良好,這也說明了磷酸鐵鋰電池的可靠性。 然而,磷酸鐵鋰電池也有自身的缺點,在低溫環(huán)境下,磷酸鐵鋰電池的性能損耗大,導(dǎo)電性或會受到影響而且電池容量較??;此外,同樣的電池容量,磷酸鐵鋰電池的重量更重、體積更大,這也導(dǎo)致采用該電池類型的車輛續(xù)航里程表現(xiàn)一般。 被眾多廠家廣泛采用的三元鋰電池 三元鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池,因能量密度大,體積比能量較高,并且價格相對低廉而被越來越多的新能源汽車廠家所采用。三元鋰電池作為近兩年涌現(xiàn)出的一種新產(chǎn)品其特點在于其更高的“能量密度”上。現(xiàn)階段磷酸鐵鋰技術(shù)的單體電池能量密度僅為110-120Wh/kg,組合成電池包后,電池系統(tǒng)能量密度還不到90Wh/kg,而三元鋰電池的能量密度相比磷酸鐵鋰要高出50%,目前普遍在150-180Wh/kg,優(yōu)勢明顯。 三元鋰電池的缺點也顯而易見。三元材料的脫氧溫度是200℃,放熱能量超過800J/g,并且無法通過針剌實驗。這就表明 了三元電池在內(nèi)部短路、電池外殼損壞的情況下,很容易引發(fā)燃燒、爆炸等安全事故。正是出于安全性的原因?qū)е卢F(xiàn)階段國家暫停了在商用車型上配備三元鋰電池。另外,由于材料本身的性質(zhì),導(dǎo)致三元鋰電池在使用壽命上相對較短。不過隨著技術(shù)的進(jìn)步,三元鋰電池的安全問題已得到改善和解決。三元鋰電池在應(yīng)用了陶瓷隔膜之后,以及可以在電池內(nèi)部短路時隔開短路源,從而明顯提高了三元鋰電池的安全性能。 就目前市場情況來看,由于三元鋰電池價格優(yōu)勢還是比較明顯的,由于成本更低,并且擁有較高的能量密度,汽車廠商對于三元鋰電池的關(guān)注度也在持續(xù)增加,北汽新能源上市的EV200和ES210兩款電動車就放棄了磷酸鐵鋰路線,換用了三元鋰電池。 日產(chǎn)堅守的錳酸鋰電池 日產(chǎn)Leaf-聆風(fēng)是一臺于2010年在日本和美國同步上市的純電動車,目前全球銷售已經(jīng)超過了13萬臺。這幾乎占到了全球純電動車銷量一半的銷量也使得日產(chǎn)聆風(fēng)成為最成功的純電動汽車之一。 引入國內(nèi)以后,啟辰晨風(fēng)與日產(chǎn)聆風(fēng)共享了車型平臺,這一車型平臺在立項階段就脫離了傳統(tǒng)汽油車的框架,完全以適應(yīng)電動車的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)。 與日產(chǎn)Leaf相同,啟辰聆風(fēng)電動汽車采用錳酸鋰電池提供動力,192塊電池單體構(gòu)成的電池包總重量不到200kg,綜合續(xù)航里程約為180km。 與磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料電池相比,錳酸鋰電池有優(yōu)勢也有劣勢。錳酸鋰的能量密度、熱穩(wěn)定性和成本都居中,相對來說熱穩(wěn)定性較差一些,但是得益于整車銷量的提升,電池成本也得到有效降低,因此采用錳酸鋰離子電池的聆風(fēng)性價比很高。 啟辰晨風(fēng)采用自然風(fēng)冷,以及非凝固裝的電解液,車輛成本更低此外,晨風(fēng)電池包內(nèi)的所有單體電池均為被制成薄片狀,并采用了層疊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地壓縮體積,不會影響到車內(nèi)空間。 豐田引領(lǐng)時代的燃料電池技術(shù) 燃料電池技術(shù)并不是什么新鮮技術(shù),其基本原理在19世紀(jì)末就已被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了,但是真正將其帶入實際量產(chǎn)則是日系巨頭-豐田。 以豐田Mirai為例簡單介紹一下燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)。豐田Mirai是以氫氣為燃料的。在燃料電池中,氫氣在催化劑的作用下與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能?!叭紵敝蟮臍錃鈺兂伤摲磻?yīng)過程理論上是無污染的。豐田Mirai的氫燃料存儲在高壓儲氫罐中,該儲氫罐采用了碳纖維材質(zhì)制造,分別位于底盤中部和尾部,總?cè)莘e為122.4升,充滿一次氫氣約需3分鐘。 燃料電池技術(shù)的優(yōu)勢、劣勢同樣明顯,由于發(fā)生反應(yīng)的過程只生成水,因此環(huán)保效果顯而易見,此外,類似加油方式的液態(tài)氫加注方法使得加滿一次燃料的時間跟普通汽油相仿,因此相比于純電動車漫長的充電過程,燃料電池技術(shù)顯然更具顛覆性的進(jìn)步。 當(dāng)然,由于現(xiàn)階段大規(guī)模低成本的制取氫氣還很難做到,因此這也是制約燃料電池車型發(fā)展的一個名門。此外Mirai的售價在日本和美國都不便宜,即便加上政府補(bǔ)貼,其售價還是要高于電動車,這也同樣成為目前制約燃料電池車輛發(fā)展的障礙。 往期文章連接: |
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