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你还在担心新能源汽车的电池问题吗?

动力的优劣对比

随着近几年来的迅速发展和国家对新能源的重视,大家也能见到马路上出现越来越多的新能源汽车,大家对动力电池的关注也越来越高,新能源汽车最核心的技术即为提供能量的电池,续航能力和充电速度则是电池技术发展到今天的瓶颈所在。动力电池分为化学电池、物理电池和生物电池三种,电动汽车采用的是化学电池,它是车辆驱动能量来源,从结构上可分为和燃料电池,其中蓄电池泛指可重复充电电池,因为能量密度高和循环寿命寿命长,成为了现如今绝大多数新能源车动力电池的选择方向。

从1870年至今的150年时间里,电池产业经历了五次核心技术革命,整个产业的技术主流路线也从铅酸电池、镍铬电池、碱性电池、镍氢电池过渡到了锂离子电池。而今的电池市场,锂电路线已然成为一家独大的技术路线,2019年,锂离子电池市场份额占全球电化学储能装机比重接近90%,铅蓄电池与钠硫电池的市场份额仅剩个位数。

1991年,经过长达六年,对1亿种材料方案的筛选,第一款面向消费市场的锂离子电池正式被索尼推向台前。经过多年发展,三元锂和锂是两大主流技术方向,得到更广泛的推广应用,相比之下三元又是两个类型里面采用次数最多的,这两种电池有什么区别呢?

磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素(比如钴等)。在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温,安全稳定性强,价格便宜,循环性能更好的优势。原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富。

三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池。一般是采用镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂三元正极材料的锂电池,把镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分比例进行不同的调整,所以称之为“三元”,包含了许多不同比例类型的电池。三元材料的电压平台比磷酸铁锂高,电压平台越高,比容量越大,在相同的体积或是重量下,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。在大倍率充电、和耐低温性能等方面,三元锂电池也有很大的优势。但是三元锂电池所必需的钴在我国储量较少,大部分靠海外进口,受到市场波动影响非常大,所以三元锂电池的成本会比较高。

下面我们将从能量密度、使用寿命及安全性这三个最关键的方面来讨论一下现如今作为一名最普通的使用者来说,我们该选择如何选择?

一、能量密度

能量密度通俗的讲就是单位重量下能够储存的电量。松下推出的,应用于特斯拉Model 3上的NCA811三元锂电池,单体能量密度已经达到了340Wh/kg,比亚迪强推的刀片电池能量密度达到140Wh/kg,极限甚至能够达到160-170Wh/kg。

单就能量密度而言,三元锂能够达到磷酸铁锂的两倍强,两者的差距,甚至使得磷酸铁锂体系先天强于三元锂体系的循环性能都不复存在。高能量密度意味着在单次充放电循环中,能够储存更多的电量,从而使得相近的生命周期中,电池必要的充放电循环减少。这一特性使得三元锂电池在循环性能不如磷酸铁锂的情况下,依然能够保证新能源汽车同等甚至更长行驶里程内电池寿命衰减较少,而这也是当下三元锂电池装机量远多于磷酸铁锂的原因。

不过显然,磷酸铁锂电池并没有因为性能上的劣势被淘汰。在2019年,这类电池在国内车用动力电池市场仍实现了19.98GWh的装机量,市场占比32%,大量的新能源客车、新能源商用车,甚至一些续航里程较短的乘用车选择使用这一类电池。原因是什么,我们稍后会讲到。

二、使用寿命

从电池的使用寿命来说,磷酸铁锂在循环使用率上与三元锂电池会更加的有优势,在实验条件下,磷酸铁锂电池循环5000次剩余容量百分之八十四,三元锂电池循环3900次剩余容量百分之六十六,循环寿命方面进行比较,磷酸铁锂电池优势更明显。在循环寿命上,磷酸铁锂电池相较于三元锂电池,真实寿命要长许多,在同等循环次数下,磷酸铁锂电池的剩余容量也比三元锂电池多不少。

低温条件下(气温低于-10℃以下),磷酸锂电池衰减得非常快,经过不到100次充放电循环,电池容量将下降到初始容量的20%,基本与寒冷地区的使用绝缘了;而三元锂电池的低温性能优异,在-30℃条件下可保持正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

三、安全性

高温条件下,三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解,产生剧烈的化学反应,释放出氧原子,并在高温作用下极易发生燃烧或爆炸的现象。磷酸锂电池的分解温度在800℃,更不容易着火,对于温度的适应性安全性相对较高。这两种电池都会在到达一定温度时发生分解,磷酸铁锂电池的分解温度要高于三元锂电池。

动力电池系统的安全性设计是可以通过动力连接结构、热管理设计、电池管理系统等多个方面系统进行提升,厂商在过充保护、过放保护、过温保护、过流保护这几个环节上都可以加强提升,让安全措施设计的更加完善与科学,这样也能让电池工作处于安全状态下。

电动车的安全很大程度上取决于电池的安全。电动车在遭遇碰撞、电池短路或尖锐物体穿刺等情况时,容易诱发电池的热失控,继而出现车辆起火、爆炸等安全事故。

“针刺穿透测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段,可以模拟电池贯穿极度危险情况下的整车安全。在同样的测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃并开始剧烈燃烧;传统磷酸铁锂块状电池无明火、有烟,表面温度达到200℃~400℃;“刀片电池”在穿透后无明火、无烟,电池表面温度仅有30℃-60℃左右。

这意味着,搭载“刀片电池”的汽车在破损严重的情况下电池也不会起火。

正因如此,比亚迪集团董事长兼总裁王传福在发布会上宣称,“刀片电池”将引领全球动力电池技术路线重回正道,“把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”

以上就是目前的市场现状,三元锂电池与磷酸铁锂电池均有对应的应用场景,从短期来看,两条技术路线都不会彻底消失。

但这样的现状势必无法长期延续,三元锂电池与磷酸铁锂电池都有需求的背后,是两条技术路线都无法彻底满足产业需求的事实。

对于三元锂电池而言,近年来频频发生的电动汽车自燃事故使其安全性备受质疑,而其依仗的能量密度也再难提升,以当前正极材料体系为基础,即便以硅基合金代替石墨负极,三元锂电池单体能量密度的上限也只在300-350Wh/kg,继续提升难度惊人,且安全性完全不可控。

而对于磷酸铁锂电池而言,就化学体系方面,其性能提升已经接近极限。诸如、国轩高科等长期钻研磷酸铁锂体系的公司,也无法在材料上对其进行更多改进,转而寻求电池包装与生产工艺上的突破。

就目前而言,作为最普通的消费者的我们,又该如何选择呢?小编认为,不应该再去盲目追求高续航而忽略了安全性。

众所周知,汽车是我们常用交通工具里事故率最高的,三元电池虽然各个厂家都在不断加强电池包的保护作用,但是一旦遇到极端情况比如遇到车祸呢?这是我们必须要考虑的问题。

磷酸铁锂电池目前推出刀片电池后,在安全性方面可以说是做到了极致,至于续航,五六百公里的续航绝对满足日常通勤所需。再加上国家这两年也在大力的推进充电基础设施的建设,相信一到两年后,充电会变非常的方便。

那么,如何通过动力电池选择新能源车,你get到了么?

内容由作者提供,不代表易车立场

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