你知道電動(dòng)車(chē)電池和手機(jī)電池有什么區(qū)別？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-25 13:51
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動(dòng)力電池不像手機(jī)和家用電池小巧、輕薄，它的體積大，結(jié)構(gòu)、技術(shù)更復(fù)雜；同時(shí)，與乘用車(chē)上搭載的其他電池相比，動(dòng)力電池有很多特點(diǎn)：如大容量、高能量密度、高電壓等等，通常電壓可達(dá)300-400V、儲(chǔ)存的電能達(dá)到幾十甚至過(guò)百千瓦時(shí)、而重量可達(dá)幾百公斤甚至更重
車(chē)廠會(huì)根據(jù)量產(chǎn)車(chē)的性能、續(xù)航、壽命、安全性、成本和售價(jià)等需求，選擇不同種類(lèi)的電池
一、外形
和手機(jī)電池一樣，為了把動(dòng)力電池塞到不同的車(chē)型中，電池“造型”也各種各樣。“外在”形狀上，電池有方形、圓柱形和軟包三種
其中方形電池是行業(yè)的主流和趨勢(shì)，各大車(chē)企、電池廠商均在這方面投入很多。因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得電芯相對(duì)安全穩(wěn)定，便于控溫、排壓排爆；同時(shí)方形的形狀也易于電池廠商發(fā)揮原材料優(yōu)勢(shì)，做到較高能量密度，并易于根據(jù)車(chē)型、底盤(pán)的需要進(jìn)行組合，所以很多車(chē)企會(huì)使用不同數(shù)量的方形電池模組適配自家不同的車(chē)型
圓柱形電池誕生的很早，以現(xiàn)在采用較多的18650電池（其實(shí)就是傳統(tǒng)5號(hào)電池）為例，其生產(chǎn)穩(wěn)定性上有優(yōu)勢(shì)，品牌比較多的是sony、松下、LG那些日本廠商，大家平常使用的手機(jī)充電寶里用的基本都是圓柱形蓄電池。但圓柱電池體積利用率相對(duì)差，可以想一下，就算貼的再近，每四節(jié)電池中間也一定有縫隙；因?yàn)轶w積小，每節(jié)電池能攜帶的能量少，電動(dòng)車(chē)內(nèi)需要使用的數(shù)量很多，所以對(duì)BMS熱管理的要求相對(duì)更高一些
上面說(shuō)到，電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池和手機(jī)電池一樣，都是鋰離子電池，不過(guò)鋰離子聚合物的種類(lèi)不同。在“內(nèi)在”材料方面，根據(jù)動(dòng)力電池選用的正極材料的不同，可分為三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等
不同電芯正極材料直接決定電池：成本、能量密度、壽命（循環(huán)次數(shù)）、穩(wěn)定性、續(xù)航等
相對(duì)來(lái)講，三元鋰材料因?yàn)槟芰棵芏却蟆⒗m(xù)航長(zhǎng)、安全穩(wěn)定，成為行業(yè)首選。其中的“三元”指的是正極材料中材料含有鎳、鈷、錳或鎳、鈷、鋁三種鋰離子聚合物，通過(guò)不同的比例組合而成。（根據(jù)組份分成了NCM和NCA等種類(lèi)，而它們還分成了不同的體系，行業(yè)里比較前沿的是采用比例為8：1：1的鎳（N）鈷（C）錳（M）三元鋰離子動(dòng)力電池，也就是811體系，類(lèi)似的還有622、532、333體系，最大的區(qū)別是其聚合物比例）
壽命方面，通常三元鋰循環(huán)次數(shù)能達(dá)到1500-2000次，而比較高的能達(dá)到2000次以上
能量密度以后會(huì)單獨(dú)講講
綜上，動(dòng)力電池的形狀和正極材料決定了電池種類(lèi)。比如一輛純電動(dòng)車(chē)的電芯是方形的，電芯正極采用了三元鋰材料，那么這輛車(chē)采用的就是【方形三元鋰動(dòng)力電池】
電池的電芯的結(jié)構(gòu)上，分為卷繞式和層疊式（疊片式），生產(chǎn)工藝有所不同，但工作原理類(lèi)似，都是將極片以不同方式固定在電池殼體內(nèi)，充入電解液，經(jīng)過(guò)化成后使其內(nèi)部產(chǎn)生膜結(jié)構(gòu)、具備電性能來(lái)使用。
在功能機(jī)時(shí)代，手機(jī)的滿電續(xù)航時(shí)間通常都在2-3天甚至更長(zhǎng)也不稀奇，但到了大屏智能機(jī)時(shí)代，手機(jī)的續(xù)航水平卻一下子降到了一天，甚至還不到。為什么電池的發(fā)展就不適用摩爾定律？為什么減小體積，增大容量對(duì)電池來(lái)說(shuō)就那么難？電池的發(fā)展究竟經(jīng)歷了怎樣的歷程？今天，我們就來(lái)聊聊手機(jī)電池的，前世今生。
80年代的人們使用摩托羅拉DynaTAC 8000X手機(jī)
◆ 早期，以技術(shù)成熟的圓柱形鎳鎘電池解決有無(wú)問(wèn)題
上世紀(jì)80年代，世界上第一款真正意義的手機(jī)摩托羅拉DynaTAC 8000X上市。這款方方正正看起來(lái)像磚頭一樣的東西，重達(dá)2傍（907g），售價(jià)達(dá)到了3995美元，約合25261人民幣。那么它的電池什么樣子呢？DynaTAC 8000X
圖片右邊貼著紅綠標(biāo)簽的就是摩托羅拉DynaTAC 8000X的電池（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）DynaTAC 8000X
這是摩托羅拉DynaTAC 8000X測(cè)試版的電池倉(cāng)內(nèi)部構(gòu)造（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
從圖中能夠看出電池倉(cāng)內(nèi)部設(shè)計(jì)可謂是丑態(tài)百出，六枚圓柱電池被膠帶捆綁，組成一套輸出電壓為7.5V的電池組。相比如今普遍3.8V的電池電壓來(lái)說(shuō)，功耗要高出不少。而從包裝信息上可以看出它所采用的電池，正是在那個(gè)時(shí)代廣泛采用的鎳鎘電池（Nickel-Cadmlum Battery）。
一個(gè)需要7.5V高電壓供電的設(shè)備，功耗自然了得，盡管配備了如此巨型的電池組，但摩托羅拉DynaTAC 8000X的通話時(shí)間卻只有區(qū)區(qū)二十多分鐘。然而更要命的是，給它充滿電需要長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)。DynaTAC 8000X
歷代“大哥大”進(jìn)化史，左邊第一部是摩托羅拉DynaTAC 8000X
除了續(xù)航時(shí)間短，充電時(shí)間長(zhǎng)之外，鎳鉻電池的記憶效應(yīng)也十分嚴(yán)重，無(wú)法讓用戶隨用隨充。但在那個(gè)年代，容量更高的鋰電池和鎳氫電池尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，科學(xué)家只能繼續(xù)采用鎳鉻材料，但極力改進(jìn)內(nèi)部空間，以讓電池所占用的體積更小，并且通過(guò)采用新的技術(shù)優(yōu)化電路，降低功耗，從而在不斷革新中降低了手機(jī)的體積。
◆ 90年代初，以定制方式，實(shí)現(xiàn)電池的小型化
到了90年代初期，隨著2G標(biāo)準(zhǔn)的建立，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟，并迎來(lái)了爆發(fā)性增長(zhǎng)，然而傳統(tǒng)“大哥大”的外形尺寸已經(jīng)成為被用戶抱怨最多的地方，可以說(shuō)誰(shuí)的手機(jī)設(shè)計(jì)的越小，誰(shuí)就擁有了市場(chǎng)。所以為了小型化，手機(jī)廠商開(kāi)始拋棄傳統(tǒng)內(nèi)含圓柱形鎳鉻電池的電池倉(cāng)，轉(zhuǎn)而采用定制小型化的鎳鉻電池包。1011
1992年，諾基亞發(fā)布的1011采用小型化機(jī)身，告別“大哥大”時(shí)代
1992年十月，諾基亞推出的首款GSM網(wǎng)絡(luò)手機(jī)1011便是采用這種設(shè)計(jì)，它的體重控制在了476g，幾乎是早期“大哥大”體重的一半。雖然系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電壓依然為7.2V，但得益于改善的功耗控制，該機(jī)的待機(jī)時(shí)間可以達(dá)到12個(gè)小時(shí)，3個(gè)小時(shí)的通話時(shí)間是第一代”大哥大“的6倍。但這樣的表現(xiàn)依然需要一天一沖，并且鎳鉻電池的充電時(shí)間都要在10小時(shí)左右，想想還是蠻不方便的。
什么是記憶效應(yīng)？
如果您接觸過(guò)90年代的老式手機(jī)，一定記得這些手機(jī)在第一次使用的時(shí)候一定要進(jìn)行一次長(zhǎng)時(shí)間的充電，并在每滿一個(gè)月左右的時(shí)候定期進(jìn)行一次深度的充放電。不然手機(jī)的電池容量便會(huì)降低明顯。這就是記憶效應(yīng)。這種現(xiàn)象在早期的鎳鎘電池最為常見(jiàn)，中期的鎳氫電池有些微影響，而到了后期的鋰電池時(shí)代，便不存在這一問(wèn)題了。所以在鋰電池時(shí)代，我們可以對(duì)手機(jī)隨充隨用。
到了90年代，隨著半導(dǎo)體電路技術(shù)的進(jìn)步，手機(jī)的體積在工程師的圖紙上變得越來(lái)越小巧，但唯獨(dú)電池的體積，卻并不能像整機(jī)那樣成比例的縮小。原因大家都很清楚，鎳鎘電池所能提供的電量有限，想要讓手機(jī)擁有不錯(cuò)的續(xù)航則僅能維持較大的電池空間占比。
◆ 1990年，鎳氫電池開(kāi)始商用
鎳氫電池的問(wèn)世，讓業(yè)界看到了手機(jī)電池新的希望，因?yàn)檫@種電池技術(shù)成本并沒(méi)有比鎳鉻電池增加多少，但電池容量卻有了顯著提升。還有令設(shè)計(jì)者非常開(kāi)心的是，相比鎳鎘電池，鎳氫電池不僅更加環(huán)保，而且記憶效應(yīng)也要比之更不明顯，可謂是非常理想的替代產(chǎn)品。StarTAC
摩托羅拉StarTAC貝殼式翻蓋手機(jī)
對(duì)于90年代初期的手機(jī)用戶來(lái)說(shuō)，手機(jī)的形態(tài)就是一塊磚。然而有一款手機(jī)顛覆了所有人的認(rèn)知，那就是——摩托羅拉StarTAC，它采用貝殼式翻蓋設(shè)計(jì)，一只手便可輕松握持，而能夠達(dá)到如此mini的身材，當(dāng)然與小型化的電池設(shè)計(jì)是分不開(kāi)的。StarTAC
摩托羅拉StarTAC所采用的小型鎳氫電池模塊
在摩托羅拉StarTAC身上采用了一塊小巧的鎳氫電池，電池的電壓也從傳統(tǒng)的7.5V降到了3.6V。
◆ 鋰電時(shí)代，從步履蹣跚到統(tǒng)治全局
1992年，索尼研發(fā)多年的鋰離子電池終于投入商業(yè)使用，但由于高昂的售價(jià)以及并不突出的電量?jī)?yōu)勢(shì)，讓其只能在自家的產(chǎn)品上小試拳腳。
然而，這一切隨著1994年的一句廣告語(yǔ)而打破，那年戴爾的筆記本產(chǎn)品首次采用鋰離子電池，并且打出了：”戴爾筆記本電腦，讓你在飛機(jī)上從紐約用到洛杉磯！“這句廣告語(yǔ)就好比：”充電五分鐘，通話兩小時(shí)“一樣讓當(dāng)時(shí)的人們記憶猶新。
此后，很多手機(jī)廠商便將自家產(chǎn)品用的是鋰離子電池作為產(chǎn)品的一大賣(mài)點(diǎn)。這也奠定了鋰離子電池后來(lái)碾壓鎳氫電池，成為手機(jī)標(biāo)配的基礎(chǔ)。
