新能源車(chē)都在用哪些電池？哪個(gè)更靠譜？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-21 11:24
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說(shuō)起國(guó)內(nèi)近些年來(lái)流行的新能源車(chē)，網(wǎng)友們隨口都能說(shuō)出幾款。但要問(wèn)到這些車(chē)究竟采用了哪種動(dòng)力電池，恐怕大家都有點(diǎn)懵。說(shuō)白了，除了4S店的銷(xiāo)售顧問(wèn)和宣傳彩頁(yè)，我們對(duì)新能源車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)的認(rèn)知僅僅停留在續(xù)航里程、充電速度和使用壽命上。
為了讓大家在選購(gòu)新能源車(chē)時(shí)心中有數(shù)，我們做了一期的特別企劃： 新能源車(chē)之動(dòng)力電池篇，力爭(zhēng)用40個(gè)問(wèn)題的篇幅為大家剖析目前主流的動(dòng)力電池技術(shù)，今天主要和大家討論一下新能源汽車(chē)都在用哪些電池？哪個(gè)更靠譜？
為了適應(yīng)不同讀者的閱讀需求，我們將文章內(nèi)容劃分為2個(gè)等級(jí)：
小白級(jí)：內(nèi)容淺顯，但保證絕大多數(shù)人不知道，讀完即可成為朋友圈中最懂新能源車(chē)的“磚家”。
大師級(jí)：深入淺出，用最簡(jiǎn)練、幽默的語(yǔ)言剖析產(chǎn)品特性和優(yōu)缺點(diǎn)，看完即可達(dá)到當(dāng)紅車(chē)評(píng)人水平。
在這里，小編建議大家看完第一部分后不妨挑戰(zhàn)一下第二部分，說(shuō)不定就會(huì)有意外的收獲呢～瓜子飲料零食準(zhǔn)備好了嗎？Part1來(lái)了！
Part1：南孚聚能環(huán) 一節(jié)更比六節(jié)強(qiáng)
曾經(jīng)我是一個(gè)奧迪雙鉆四驅(qū)車(chē)死忠，在5號(hào)充電電池和配套充電器要花費(fèi)一個(gè)月零用錢(qián)的時(shí)代里，一節(jié)更比六節(jié)強(qiáng)的南孚一直是我的首選。雖然那時(shí)候的我少不更事，但隱隱得感覺(jué)那個(gè)能鎖住更多電量的聚能環(huán)一定是十分了不起的發(fā)明。
事實(shí)證明我想多了，所謂聚能環(huán)實(shí)際上就是一個(gè)普普通通的塑料環(huán)，對(duì)于電池本身的容量不會(huì)有任何提升，塞在負(fù)極和外殼之間的它起到的主要作用是將正負(fù)極和外殼隔開(kāi)，防止短路造成的電量損耗。
只不過(guò)為了廣告效果，南孚把它做成了十分扎眼的紅色，并起了一個(gè)非常高大上的名字——聚能環(huán)。那么為什么南孚一定要用這么一個(gè)“神奇”的塑料環(huán)鎖住電量呢？不鎖不行嗎？
當(dāng)然不行！背后的邏輯很簡(jiǎn)單，它不能充電啊！
在這里，我們先導(dǎo)入一個(gè)概念——一次電池。一次電池，是指耗盡電量后不能重復(fù)充電使用的電池，又稱(chēng)干電池，常見(jiàn)的5號(hào)、7號(hào)一次性電池就屬于這個(gè)類(lèi)別。
無(wú)法充電，就意味著一次電池的使用成本很高，淘汰速度很快，污染極大。無(wú)論對(duì)為它掏錢(qián)買(mǎi)單的你，還是岌岌可危的環(huán)境，都不是一件好事。
于是乎，可以重復(fù)充電的二次電池進(jìn)入了我們的視線。它有一個(gè)顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)：貴。相對(duì)于2塊錢(qián)一節(jié)的南孚，2000mAh的三洋Eneloop單節(jié)售價(jià)在30元左右，兩者售價(jià)差了近9聽(tīng)可口可樂(lè)的錢(qián)，可謂四驅(qū)車(chē)界的終極氪金選手。
從購(gòu)買(mǎi)成本來(lái)看，二次電池的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一次電池；可它的優(yōu)點(diǎn)也非常明顯，可以重復(fù)充電使用
從這里延伸出去，把電池的購(gòu)買(mǎi)成本折合到使用壽命中上，也就是從整個(gè)使用周期的角度談?wù)撌褂贸杀荆@種計(jì)算方式我們將其稱(chēng)為相對(duì)使用成本，即從購(gòu)買(mǎi)成本和整體使用壽命的比值的角度來(lái)衡量電池是否物有所值，這也是行業(yè)內(nèi)比較通用的說(shuō)法。
舉個(gè)例子：一節(jié)南孚5號(hào)電池，售價(jià)2元，放在四驅(qū)車(chē)上跑20分鐘就沒(méi)電了，相對(duì)使用成本就是0.1元/分鐘；而一節(jié)最普通的三洋Eneloop 5號(hào)充電電池，售價(jià)32.5元，循環(huán)壽命約為2100次，充電一次可以讓四驅(qū)車(chē)跑25分鐘，相對(duì)使用成本便大幅下降到0.0006元/分鐘，相對(duì)使用成本驟降170多倍。
如果是你，你會(huì)選擇哪種？對(duì)于我來(lái)說(shuō)，毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)選擇售價(jià)更高，但相對(duì)使用成本更低一些的后者。
在成熟的工業(yè)體系中，各大車(chē)企同樣都是盡可能趨利避害的，所以，新能源車(chē)中廣泛采用的電池，無(wú)一例外都是可以重復(fù)使用，且成本足夠低的二次電池。畢竟新能源車(chē)不是小時(shí)候玩的四驅(qū)車(chē)，可以隨時(shí)換電池。
當(dāng)然，也有一些腦洞大開(kāi)的企業(yè)準(zhǔn)備或正在效仿四驅(qū)車(chē)中的換電模式，并已經(jīng)有了一些初步的嘗試，這一部分我們留在特別企劃的第20和第21篇文章中向大家介紹，在這里就不贅言了。
知道了二次電池，你就可以打開(kāi)自己的引擎蓋和別人說(shuō)道說(shuō)道了，趕緊看看你身邊還有哪些常見(jiàn)的二次電池吧！
iPhone用的便是單體式鋰離子電池，也是二次電池中一個(gè)很重要的分類(lèi)
Part2：二次電池都有啥？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
初步認(rèn)識(shí)了二次電池只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步，你總不能隨身揣著一節(jié)“超霸GP”跟朋友吹牛吧。要想更深入的了解二次電池，咱們必須深入電池的內(nèi)部來(lái)解析。所以接下來(lái)的內(nèi)容基本都是藏在電池內(nèi)部的或很抽象的東西，也是寫(xiě)給“鋼鐵直男們”的一份《少數(shù)派報(bào)告》。擦亮眼睛，我們發(fā)車(chē)?yán)玻?/div>
電動(dòng)車(chē)整車(chē)研發(fā)工程師絞盡腦汁追求的，簡(jiǎn)單說(shuō)就是： 如何花最少的錢(qián)，既可以讓車(chē)跑得遠(yuǎn)，加速快，電池組放在車(chē)?yán)镞€不占空間，碰撞時(shí)不起火，最好電池組的壽命能和整車(chē)的壽命大體一致，這樣還能省下開(kāi)個(gè)6-7年后換電池組的錢(qián)。對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)這樣的要求更具挑戰(zhàn)性——完美符合上述條件的電池就沒(méi)幾種，何況還得考慮成本，施展的空間著實(shí)不多。
于是，動(dòng)力電池工程師們從品類(lèi)繁多的二次電池中，挑選出了幾種比較適宜大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用的電池。目前可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并大規(guī)模列裝的動(dòng)力電池主要有三種技術(shù)路線（綠燈部分）：
1、 以豐田Mirai、本田Clarity以首的氫燃料電池陣營(yíng)，量產(chǎn)車(chē)型不多，但最被給予厚望。
2、 以三元鋰、磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池陣營(yíng)，主要運(yùn)用在純電動(dòng)車(chē)中，常見(jiàn)的北汽新能源、比亞迪、特斯拉等均隸屬于這個(gè)陣營(yíng)。
3、 以高壓鎳氫電池為代表的鎳氫電池陣營(yíng)，主要運(yùn)用在各大品牌的混動(dòng)（HEV）車(chē)型中。
那么，你肯定會(huì)問(wèn)了：氫燃料電池、鋰離子電池和鎳氫電池是怎么擊敗對(duì)手脫穎而出的呢？原因就總結(jié)起來(lái)一句話：確認(rèn)過(guò)眼神，我遇上對(duì)的人。
讓我們來(lái)看看那些“不對(duì)”的孩子們：
一、 鉛酸電池（VLRA）：車(chē)載蓄電池，但能量密度太低導(dǎo)致續(xù)航里程太低，不適宜作動(dòng)力電池，pass！
鉛酸電池常見(jiàn)于為車(chē)載12V電網(wǎng)和各類(lèi)用電器供電的蓄電池。它的優(yōu)點(diǎn)在于售價(jià)便宜，一塊好一點(diǎn)兒的瓦爾塔不過(guò)三五百塊；低溫儲(chǔ)電和放電能力強(qiáng)，冰天雪地里拖得動(dòng)起動(dòng)機(jī)，東北小伙伴必備； 安全性能好，最嚴(yán)重不過(guò)里面的硫酸溶液泄露腐蝕金屬，起碼不易導(dǎo)致火災(zāi)。
缺點(diǎn)不多，但特別致命：能量密度低，續(xù)航里程過(guò)短。你會(huì)為一輛續(xù)航里程不到100公里的新能源車(chē)買(mǎi)單嗎？想必不會(huì)，90年代的美國(guó)人同樣如此，這也直接導(dǎo)致了搭載鉛酸蓄電池的通用EV1的失敗。
通用EV1，在新能源車(chē)發(fā)展歷史上具有里程碑意義，可惜最大續(xù)航里程不過(guò)可憐的144公里。在實(shí)際的道路行駛時(shí)，如果遭遇寒冬，還將大幅跳水至96-112公里左右，加之過(guò)長(zhǎng)的充電時(shí)間給它的使用了帶來(lái)極大的不便。
問(wèn)世6年后，通用于2002年正式停止了這一項(xiàng)目，并將所有的量產(chǎn)車(chē)回收銷(xiāo)毀，僅有少量“存貨”流傳于世。至此，鉛酸蓄電池做動(dòng)力電池這一條技術(shù)路線也隨著EV1的消失而徹底停擺。
二、 鎳鉻電池（Ni-Cd）：存在記憶效應(yīng)，不適宜作動(dòng)力電池！PASS！
排除了能量密度低的鉛酸電池，工程師們緊接著排除了鎳鉻電池Ni-Cd。原因很簡(jiǎn)單，Ni-Cd電池存在嚴(yán)重影響電池壽命和容量的“記憶效應(yīng)“。
什么是記憶效應(yīng)呢？舉個(gè)例子，當(dāng)你在鎳鎘電池還剩30%電量的時(shí)候拿去充電，它會(huì)錯(cuò)誤的以為自己只能儲(chǔ)存70%的電，剩余的30%容量就被白白浪費(fèi)了。所以，在使用Ni-Cd電池時(shí)，需要完全放電和完全充電，才能避免記憶效應(yīng)。
圖中的制造成本實(shí)際上指制造成本優(yōu)勢(shì)，由內(nèi)到外優(yōu)勢(shì)遞增
是不是看上去有點(diǎn)亂，沒(méi)關(guān)系，我們來(lái)捋一捋這6種鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)。
一、 磷酸鐵鋰電池LFP ：優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定安全成本低；缺點(diǎn)在能量總值低、續(xù)航短
作為比亞迪過(guò)去7-8年來(lái)的主打動(dòng)力電池，磷酸鐵鋰電池LFP能量密度很低，3.4V的最大電壓也限制了它的能量表現(xiàn)（注：電池蘊(yùn)含的能量（Energy）等于電池容量（單位Ah）乘以電壓（單位V），LFP電池單體的容量本身就比三元鋰電池低一些，電壓還要再低一些，乘出來(lái)的數(shù)值自然比較?。?，但由于化學(xué)性能異常穩(wěn)定，循環(huán)壽命長(zhǎng)（多達(dá)4000多次），量產(chǎn)成本低，在新能源車(chē)曾有較為廣泛的應(yīng)用，如比亞迪初代秦和唐EV、比亞迪E6、騰勢(shì)300/500、東風(fēng)風(fēng)神E30、雪佛蘭Volt等。
二、 鈷酸鋰電池LCO：性能一般易過(guò)熱，但制造標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公認(rèn)，且良品率、單體一致性極高，適宜量產(chǎn)，特斯拉早期最?lèi)?ài)
作為鋰離子動(dòng)力電池的鼻祖，其最先被特斯拉裝在旗下首款量產(chǎn)車(chē)型——Roadster上，隨后問(wèn)世的Model S也理所應(yīng)當(dāng)?shù)睦^承了這一設(shè)定，鈷酸鋰電池LCO中的明星單品就是特斯拉早期產(chǎn)品中采用的松下鈷酸鋰18650型電池。
仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰電池LCO在能量密度、比功率、使用壽命方面的表現(xiàn)并不突出，屬于各方面表現(xiàn)都中不溜的水平，且在成本和安全性上基本沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，但特斯拉的青睞不是沒(méi)有道理的：鈷酸鋰18650電池單體一致性和良品率比較高，也是國(guó)際公認(rèn)的制造標(biāo)準(zhǔn)，非常利于大批量生產(chǎn)。
甚至有人這樣調(diào)侃鈷酸鋰18650的穩(wěn)定性：如果你的測(cè)量?jī)x器認(rèn)為剛下線的任意一節(jié)18650有問(wèn)題，那么恭喜你，儀器該修了。
鈷酸鋰電池LCO一個(gè)十分致命的缺點(diǎn)在于容易過(guò)熱，如果電池組內(nèi)部溫度控制不佳的話很容易發(fā)生起火事故；特斯拉的解決方案也很粗暴直接，為旗下車(chē)型配備了號(hào)稱(chēng)世界上最頂尖的電池管理系統(tǒng)來(lái)保證電池始終處在適宜的工作溫度中。
三、 鎳酸鋰電池LNO：能量密度最大，但最不耐用，也最不安全
要想知道什么叫挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，來(lái)看看鎳酸鋰電池LNO就知道了。其理論質(zhì)量能量密度為274mAh/g，實(shí)際量產(chǎn)產(chǎn)品約為190~210mAh/g，遠(yuǎn)超鈷酸鋰電池LCO的量產(chǎn)140和磷酸鐵鋰電池LFE的170，且2.5V-4.2V的工作電壓并不低，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)非常強(qiáng)力。
不過(guò)，其致命缺點(diǎn)在于十分苛刻的制造條件和較差的熱穩(wěn)定性，前者直接導(dǎo)致商業(yè)化使用的艱難，后者則帶來(lái)了較大的安全隱患。此外，鎳酸鋰電池LNO的循環(huán)壽命較差，不太適宜在需要多次大量充放電的新能源車(chē)上使用。
四、 錳酸鋰電池LMO：成本最低，耐低溫性能好，但能量密度低，循環(huán)性能差、高溫易分解
從成本方面來(lái)看，錳酸鋰電池LMO是最理想的選擇。由于錳在自然界的廣泛存在，其成本優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，體現(xiàn)在售價(jià)上就是便宜，其也是今天出場(chǎng)的所有鋰離子電池中最便宜的一個(gè)！此外，錳酸鋰電池LMO耐低溫性能較好，寒冷的地區(qū)也可以使用，倍率下放電能力強(qiáng)，大規(guī)模生產(chǎn)制備比較容易。
缺點(diǎn)是這種材料本身高溫下非常不穩(wěn)定（但也好過(guò)特斯拉用的鈷酸鋰電池LCO），壽命也不長(zhǎng)、性能衰減較快。
很明顯，拿錳酸鋰電池LMO做純電動(dòng)車(chē)，是很有挑戰(zhàn)性的。所以，真正拿出量產(chǎn)車(chē)型的廠家并不多，日產(chǎn)Leaf是其中比較有代表性的一個(gè)。
五、 鎳鈷錳酸鋰電池NCM/鎳鈷鋁酸鋰電池NCA：能量密度和比功率完勝，循環(huán)壽命不差，但安全性略差，成本高
純電動(dòng)車(chē)首選?。?！鎳鈷錳酸鋰電池和鎳鈷鋁酸鋰電池在性能上差別不大，市面上常見(jiàn)的三元鋰電池說(shuō)的便是這對(duì)“好兄弟”。
這類(lèi)電池的優(yōu)勢(shì)在于能量密度較大，比功率理想且可控，2000次左右的循環(huán)壽命在一天一充的情況下可用約6年，基本滿(mǎn)足整車(chē)壽命周期的需求。不過(guò)相對(duì)于化學(xué)性能極其穩(wěn)定的磷酸鐵鋰電池LFP，三元鋰電池在充電過(guò)熱時(shí)容易產(chǎn)生氧氣，導(dǎo)致電池鼓包現(xiàn)象，這也是目前NCM和NCA需要解決的問(wèn)題。
目前主流的解決方案有三種：一是調(diào)節(jié)電解液的成分，二是進(jìn)一步優(yōu)化隔膜材料，三是研發(fā)更先進(jìn)的熱管理系統(tǒng)和BMS電池控制系統(tǒng)。不過(guò)這些方法能做到的只是盡可能降低三元鋰電池出問(wèn)題的幾率，根治是不可能的。
在這里需要辨析一個(gè)問(wèn)題，那就是三元鋰電池的成本高，是指單位質(zhì)量的成本很高（rmb/kg），也就是購(gòu)買(mǎi)的成本很高；但是考慮到單位質(zhì)量的三元鋰電池在能量密度上的優(yōu)勢(shì)，折算成單位能量密度成本rmb/Wh的話，三元鋰電池較前面提到的五種鋰離子電池還是有不小的優(yōu)勢(shì)的，起碼不差。
至此，6種鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)便介紹完了，內(nèi)容不少，一次性記住不太現(xiàn)實(shí)。不過(guò)沒(méi)關(guān)系，小編特意做了一張圖表，大家可以保存在手機(jī)里，選購(gòu)電動(dòng)車(chē)時(shí)掏出來(lái)一看，你就是周?chē)?00米內(nèi)最厲害的汽車(chē)達(dá)人！
