特斯拉上的電池竟然是這樣，主流電動(dòng)車上都搭載什么樣的電池？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 16:55
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電池的發(fā)展是一個(gè)緩慢的過(guò)程。考慮到安全、成本和效率，尋找一款能廣泛應(yīng)用車輛的電池更是難上加難。那么，新能源車上的這些電池的材料和原理又是怎么一回事？
■ 六類鋰電池
目前鋰離子電池主要是按照正極材料的不同來(lái)分類，因?yàn)樨?fù)極材料對(duì)電池能量密度的影響不大，業(yè)界主要通過(guò)不斷改進(jìn)正極材料來(lái)努力提升電池的性能。
市面上最早有六類電池材料：鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳和鎳鈷鋁。
鈦酸鋰是作為負(fù)極材料是用的鋰電池，受制于材料限制，能量密度很低，基本限制了它的發(fā)展。鈷酸鋰因?yàn)槟芰棵芏认鄬?duì)較高，可壽命和耐高溫性能較差，被廣泛應(yīng)用在手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備當(dāng)中。錳酸鋰成本低而且穩(wěn)定，但能量密度也比較低。在電動(dòng)車發(fā)展初期，也有廠商使用了鈷酸鋰和錳酸鋰這兩類鋰電池，有一些混合動(dòng)力車型至今仍在使用，但目前行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)很明朗了，這兩款電池逐漸被綜合性能更好的磷酸鐵鋰與三元鋰電池所取代。
不同電池材料會(huì)賦予電池不同特性，今天我們就跟大家講講這兩類主流電池材料和他們的優(yōu)劣點(diǎn)及應(yīng)用車型。在開(kāi)篇之前，我們依舊強(qiáng)調(diào)：技術(shù)并沒(méi)有好壞或者優(yōu)劣之分，技術(shù)的運(yùn)用適用于不同的產(chǎn)品或者環(huán)境，而不是技術(shù)A的出現(xiàn)會(huì)把技術(shù)B淘汰。
■ 什么是磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池？
磷酸鐵鋰電池(LFP)：用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰離子電池。
三元鋰電池：使用鎳鈷錳(NCM)或者鎳鈷鋁(NCA)材料做正極材料的三元復(fù)合物鋰電池，是未來(lái)消費(fèi)級(jí)電動(dòng)車使用大趨勢(shì)。
▲ 美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)“Grand view research”對(duì)不同材料電池的美國(guó)市場(chǎng)預(yù)測(cè)曲線。
同樣都是鋰電池，為什么兩類電池的使用場(chǎng)景會(huì)有區(qū)別？接下來(lái)我們就跟大家聊聊這兩種電池的不同特性。
■ 材料決定性能
電池能量密度：三元鋰電池>磷酸鐵鋰電池
電動(dòng)車的動(dòng)力來(lái)自電池的充放電，電池性能的關(guān)鍵是能量密度，也就是單位電池質(zhì)量中儲(chǔ)存能量的大小(單位瓦時(shí)/千克)。電動(dòng)車擁有高的能量密度，代表能提供更多的動(dòng)力，俗稱“勁兒大”。
受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰電池的電壓平臺(tái)低，磷酸鐵鋰電池的能量密度基本維持在140瓦時(shí)/千克左右。而三元鋰電池電壓高，能量密度基本為240瓦時(shí)/千克。也就是說(shuō)，在相同電池重量下，三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。
上圖為海外研究機(jī)構(gòu)調(diào)研關(guān)于市場(chǎng)上平均能量密度的曲線圖。NCM(鎳鈷錳)和NCA(鎳鈷鋁)同為三元鋰電池，但能量密度也不一樣，可以看到三元鋰電池能量密度明顯高于磷酸鐵鋰電池。
不同廠家會(huì)研發(fā)不同“配方”的三元鋰電池(鎳、鈷、錳三者不同比例)，特斯拉Model3使用的21700 NCA三元鋰電池電芯的能量密度高達(dá)260瓦時(shí)/千克，是目前的量產(chǎn)電動(dòng)車?yán)镒罡叩?，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于“高鎳電池”。
但是高鎳電池由于能量密度過(guò)高，在安全上存在較大隱患。為了降低電池危險(xiǎn)，會(huì)選擇采用鎳鈷鋁比例5：2：3的NCM三元鋰電池。雖然電池能量密度相較NCA略低，但整個(gè)NCM電池技術(shù)和安全卻能有效把控。
電動(dòng)車的動(dòng)力來(lái)自電池的充放電，電池性能的關(guān)鍵是能量密度，也就是單位電池質(zhì)量中儲(chǔ)存能量的大小(單位瓦時(shí)/千克)。電動(dòng)車擁有高的能量密度，代表能提供更多的動(dòng)力，俗稱“勁兒大”。
受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰電池的電壓平臺(tái)低，磷酸鐵鋰電池的能量密度基本維持在140瓦時(shí)/千克左右。而三元鋰電池電壓高，能量密度基本為240瓦時(shí)/千克。也就是說(shuō)，在相同電池重量下，三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。
