了解動(dòng)力電池的能量密度真能決定電動(dòng)車(chē)的好壞嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-18 09:29
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一朋友考慮買(mǎi)輛電動(dòng)車(chē)（沒(méi)辦法，勸了也不聽(tīng)），在陪其看車(chē)的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)銷(xiāo)售人員開(kāi)始把電池的能量密度作為鼓吹對(duì)象。“這車(chē)能量密度高達(dá)XXX”、“電池品牌用的是XXX”之類(lèi)的說(shuō)辭，通常會(huì)從賣(mài)電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)售顧問(wèn)口中說(shuō)出。當(dāng)問(wèn)及到底啥是能量密度時(shí)，銷(xiāo)售顧問(wèn)卻頓了幾秒搪塞著說(shuō)：“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，能量密度越高，車(chē)就越好，國(guó)家都補(bǔ)貼都要多一些呢！”很明顯，能量密度這玩意，連一些汽車(chē)銷(xiāo)售顧問(wèn)都不是太清楚。
其實(shí)，對(duì)一些新產(chǎn)品和新技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)大宣傳，幾乎在所有行業(yè)中都有存在。但這些新玩意到底是用來(lái)做什么的？到底有多大的價(jià)值？消費(fèi)者被繞得云里霧里之后，似乎并不太關(guān)心這些問(wèn)題，只覺(jué)得這東西實(shí)在很牛。今天我們就電池的能量密度來(lái)談一談，它對(duì)純電動(dòng)車(chē)的質(zhì)量到底有多大的影響。
能量密度是個(gè)啥？
首先，我們簡(jiǎn)單地了解下電池能量密度到底是啥東西。能量密度分兩種，重量能量密度和體積能量密度，目前參考得最多的是重量能量密度，其計(jì)算公式為：重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/重量，單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)；而體積能量密度計(jì)算方法只需把以上公式的“重量”換成“體積”，單位為Wh/L(瓦時(shí)/升)。
簡(jiǎn)單來(lái)講，能量密度是對(duì)電池蓄電能力的評(píng)價(jià)。而這樣的評(píng)價(jià)，起初并不是拿來(lái)測(cè)定電動(dòng)車(chē)好壞的標(biāo)準(zhǔn)，而是政策對(duì)企業(yè)動(dòng)力電池蓄電能力的要求。根據(jù)要求，企業(yè)在2020年動(dòng)力電池單體比能量需超過(guò)300瓦時(shí)/千克，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260瓦時(shí)/千克。從營(yíng)銷(xiāo)的角度來(lái)講，既然這是政策制定的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)消費(fèi)者肯定有一定的吸引力，于是便成了一些純電動(dòng)車(chē)在銷(xiāo)售過(guò)程中的一個(gè)噱頭。
能量密度的評(píng)測(cè)還未完全成熟
就目前而言，能量密度的測(cè)評(píng)還不是絕對(duì)的公平，因?yàn)檫@和車(chē)企的利益直接掛鉤。我們之前說(shuō)到了，政策上會(huì)對(duì)能量密度有要求，而在新能源扶持方面，能量也是參考標(biāo)準(zhǔn)之一。能量密度越高，得到的新能源補(bǔ)貼就越多。這就導(dǎo)致了一些車(chē)企在動(dòng)力電池方面的“軍備競(jìng)賽”，并且還有不少貓膩。
要知道車(chē)企怎樣提高能量密度，還得從剛才的那個(gè)公式說(shuō)起：重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/重量。要將這個(gè)公式最終的數(shù)值提高，最直接的方法有兩種，一是加大電池容量，二是減輕電池重量。
加大電池容量的方法是一種良心的做法。加大容量大方法有很多種，最多的就是從電池的材料入手。目前，三元鋰電池是國(guó)內(nèi)占比最高的動(dòng)力電池類(lèi)型，而磷酸鋰鐵電池占比下滑非常快。不過(guò)，再良心的做法，落在心術(shù)不正之人的手里也干不出啥好事，為了加大電池容量，一些廠商就放低了對(duì)電池穩(wěn)定性的要求，安全隱患隨之加重。所以有業(yè)內(nèi)人士擔(dān)心，在電池容量上的急功近利，恐會(huì)影響到電動(dòng)車(chē)的使用安全。
另一種方法就是減輕整個(gè)動(dòng)力電池的整體重量，這其實(shí)是治標(biāo)不治本的。一些高品質(zhì)的動(dòng)力電池每個(gè)電池組都有一個(gè)單獨(dú)的單元格，以便發(fā)生故障時(shí)不影響到整個(gè)電池組。要減輕動(dòng)力電池的重量，首當(dāng)其沖的就是這些單元格。要么研發(fā)新型材料使其在不影響保護(hù)電池的情況下減輕重量，要么就直接削減材料或者換重量更輕但強(qiáng)度更差的材料。
所以，增加能量密度的方法有很多種，對(duì)于車(chē)企來(lái)說(shuō)，削減材料是一種“雙贏”的方法，安全問(wèn)題當(dāng)然是60分萬(wàn)歲。在對(duì)電池的結(jié)構(gòu)和材料沒(méi)有統(tǒng)一要求的情況下，高能量密度的動(dòng)力電池安全和質(zhì)量到底處于合格、良好還是優(yōu)秀的水平，消費(fèi)者是沒(méi)有辦法去衡量的。
其實(shí)，在衡量電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程方面，最簡(jiǎn)單粗暴的方法，還是直接看電池的總?cè)萘?。如果要考慮電池安全、整車(chē)品質(zhì)方面的因素，就目前技術(shù)開(kāi)放度不大、制造成本偏高的整體環(huán)境而言，電動(dòng)車(chē)依然是一分錢(qián)一分貨。說(shuō)得直白一點(diǎn)，一般情況下，還是車(chē)的價(jià)格決定好壞。如果相關(guān)部分能夠提高電動(dòng)車(chē)各項(xiàng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的公平性，對(duì)刺激技術(shù)的進(jìn)步和消費(fèi)者權(quán)益的保障有十分積極的作用。
動(dòng)力鋰電池可按電解質(zhì)材料、電池外形、外包材料、正/負(fù)極材料以及性能用途進(jìn)行劃分，其中目前最主要的是以正極材料作為劃分動(dòng)力鋰電池產(chǎn)品的依據(jù)，因?yàn)檎龢O材料是電池中鋰離子之源，其性能直接關(guān)系到電池性能，是鋰電能量密度的基礎(chǔ)，是動(dòng)力鋰電池中最關(guān)鍵的功能材料。動(dòng)力鋰電池按正極材料分類(lèi)，主要有三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰這四種，對(duì)應(yīng)的負(fù)極材料一般都是石墨。
2018年，我國(guó)動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量按正極材料分類(lèi)，三元鋰電池的裝機(jī)量占比最高，達(dá)59%，首次超越磷酸鐵鋰電池，在總裝機(jī)量中占比超過(guò)一半；其次是磷酸鐵鋰電池，占比為38%；而錳酸鋰和鈦酸鋰電池二者合計(jì)3%。
細(xì)分新能源汽車(chē)具體類(lèi)型的動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量情況來(lái)看，2018年我國(guó)新能源乘用車(chē)的裝機(jī)電池中，三元鋰電池占新能源乘用車(chē)動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量的90.42%，而磷酸鐵鋰電池占9.54%，錳酸鋰電池和鈦酸鋰電池幾乎沒(méi)有占據(jù)份額；但在新能源客車(chē)的裝機(jī)電池中，磷酸鐵鋰占新能源客車(chē)動(dòng)力鋰電池裝機(jī)量高達(dá)93.25%，錳酸鋰電池和鈦酸鋰電池分別占3.99%和2.76%，三元鋰電池則為0，則是因?yàn)槲覈?guó)政府長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)三元鋰電池裝機(jī)新能源客車(chē)的限制，雖然目前目前我國(guó)政府已取消了這種限制，但在實(shí)踐中出于安全考慮，國(guó)內(nèi)所有的客車(chē)仍未敢使用三元鋰電池。而在專(zhuān)用車(chē)的裝機(jī)電池中，主要為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池平分。
三元鋰電池的發(fā)展勢(shì)頭之所以如此迅猛，背后靠的是國(guó)家對(duì)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策的不斷調(diào)整變更的因素。對(duì)比2017年新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策，2018年補(bǔ)貼在乘用車(chē)方面不僅重新劃分了續(xù)駛里程區(qū)間，還對(duì)動(dòng)力電池的能量密度通過(guò)系數(shù)變化和調(diào)檔的方式提出更高的要求，對(duì)于百公里電耗量系數(shù)也分檔進(jìn)行劃分，同時(shí)，電池能量密度系數(shù)可以與百公里電耗系數(shù)疊加。
磷酸鐵鋰電池曾是中國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)上的主流，雖然其充放壽命長(zhǎng)，但電池系統(tǒng)的能量密度只在100Wh/kg左右，而三元鋰電池能量密度最高能達(dá)到330Wh/kg，隨著消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的需求不斷提
