原來(lái)汽車使用了鋰電池會(huì)有這樣的效果！買車的你知道嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-02 09:54
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車用鋰電池是混合動(dòng)力汽車及電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池，由于鎳氫電池的一些技術(shù)性能如能量密度、充放電速度等已經(jīng)接近到理論極限值，鋰電池由于能量密度高、容量大、無(wú)記憶性等優(yōu)點(diǎn)。得到汽車廠商與電池生產(chǎn)廠商的一致認(rèn)可，目前各國(guó)研發(fā)的重點(diǎn)是鋰離子電池。
目前，大部分車輛采用鋰電池，在較低溫度時(shí)，鋰電池的性能會(huì)有不同程度下降，表現(xiàn)為充電電流和放電電流變小，電池容量減小等。在高寒情況下，甚至可能出現(xiàn)充不進(jìn)電的情況。冬季駕駛車輛會(huì)使用暖風(fēng)，增大了車輛電耗，也會(huì)減少車輛續(xù)駛里程。在冬季使用電動(dòng)汽車時(shí)，出現(xiàn)充電時(shí)間變長(zhǎng)、車輛續(xù)駛里程變短的情況均為正常情況。在使用中，應(yīng)在車輛停駛后立即充電，利用電池余溫，可以使充電更快些；在計(jì)劃出行時(shí)，要充分考慮冬季車輛續(xù)駛里程下降。
與鉛酸蓄電池相比，鋰電池的能量密度高、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被人們寄予替代鉛酸電池的厚望。然而時(shí)值今日，鋰電池實(shí)際替代鉛酸電池不到10%，而未來(lái)兩年內(nèi)要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)看來(lái)是非常的艱難。一旦出現(xiàn)鋰電池的故障進(jìn)行返修，時(shí)間長(zhǎng)則一個(gè)星期左右，甚至有的更長(zhǎng)，讓消費(fèi)者等待得不耐煩，失去了使用的信心。其原因是，經(jīng)銷商無(wú)法維修或更換鋰電池內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題的電芯，一定要通過(guò)快遞運(yùn)送到制造企業(yè)，通過(guò)專業(yè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行電池的維修。這是制約鋰電池大規(guī)模替代鉛酸電池的關(guān)鍵之一。
記者從企業(yè)申報(bào)的公開(kāi)研發(fā)方案中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于300Wh/kg的鋰離子動(dòng)力電池路線，有項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇了高鎳正極和納米硅碳負(fù)極。“從最近的進(jìn)展看，量產(chǎn)電芯能量密度達(dá)到300Wh/kg的技術(shù)指標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。”李泓說(shuō)。在近期的新體系電池研究方面，“長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力鋰電池新材料與新體系研究”研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用的富鋰材料為正極，硅碳材料為負(fù)極的電芯能量密度達(dá)到了348Wh/kg，而以富鋰材料為正極、金屬鋰為負(fù)極的電芯比能量達(dá)到573Wh/kg；鋰硫電池比能量達(dá)到600Wh/kg；一次鋰空電池比能量達(dá)到780Wh/kg。
目前電動(dòng)車的封裝形式無(wú)非就是三種，圓柱，方形和軟包電池三，那么每種不同封裝形式電池的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)又有哪些呢？
其實(shí)提到圓柱電池首先想到車型就是特斯拉。當(dāng)然圓柱電池的應(yīng)用很廣，型號(hào)也很豐富，只不過(guò)有著特斯拉的大名為前提，我們最熟悉的也就是它的18650和27100兩種型號(hào)。拿18650舉例來(lái)說(shuō)，18代表的是電池的直徑，65代表的是電池的高度，0則代表它是圓柱電池，那么27100自然也同理。
18650電池的歷史最早可以追溯到1992年，那個(gè)時(shí)候的18650大部分被應(yīng)用在數(shù)碼產(chǎn)品上。所以最主要的優(yōu)勢(shì)就是技術(shù)成熟，所以18650擁有著更高的良品率，且PACK的成本也能得到有效控制。而且當(dāng)時(shí)18650的能量密度就已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)在寧德時(shí)代NCM811的水平，所以對(duì)于剛剛起步期的特斯拉來(lái)說(shuō)，18650無(wú)疑就成為了最佳的選擇。
相較于方形硬殼電池，圓柱電池的空間利用率明顯更差，不過(guò)好在可以利用圓柱體中間的空隙流通冷卻液，也算是“廢物利用”的一種。
當(dāng)然18650的劣勢(shì)也不能忽視，一個(gè)是18650電池采用了金屬外殼加上單體電池容量較小，為了滿足容量需求只能通過(guò)數(shù)量的大幅度增加來(lái)彌補(bǔ)，那么更大的數(shù)量對(duì)于BMS電池管理系統(tǒng)要求更高。拿特斯拉上7000節(jié)18650來(lái)說(shuō)，目前也只有特斯拉的BMS電池管理系統(tǒng)才能滿足如此數(shù)量的運(yùn)算要求。這也是國(guó)內(nèi)沒(méi)有廠家用18650的原因之一。
不過(guò)，目前18650礙于已經(jīng)發(fā)展到極限，隨之便誕生了最新的21700，未來(lái)特斯拉Model 3便會(huì)采用21700電池。相較于18650來(lái)說(shuō)，21700個(gè)體體積更大，電池能量密度提升近20%。同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，21700的成本也明顯低于18650。
當(dāng)然21700也并不完美，真正了解電池的朋友們肯定知道這樣一組數(shù)據(jù)，電池容量每上升10%，電池的循環(huán)壽命就會(huì)降低20%，充放電倍率就會(huì)下降30%-40%，電芯溫度會(huì)上升20%，所以這意味著需要運(yùn)算能力更強(qiáng)的BMS電池管理系統(tǒng)來(lái)對(duì)電池進(jìn)行有效的控制。就目前國(guó)內(nèi)BMS技術(shù)水準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，想要用上21700電池著實(shí)還是需要一段路要走。
可以說(shuō)方形硬殼電池是目前國(guó)際領(lǐng)域應(yīng)用面最廣的電池PACK形式，國(guó)內(nèi)目前主流的蔚來(lái)，吉利等一系列新能源車企均采用方形硬殼電池，而國(guó)際傳統(tǒng)大廠如奧迪，寶馬等也均采用方形硬殼電池解決方案。方形硬殼電池應(yīng)用面廣的最主要原因之一就是其供應(yīng)商也更多且技術(shù)難度相對(duì)較低，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)電池供應(yīng)商均選擇研發(fā)方形硬殼電池。比如大名鼎鼎的寧德時(shí)代就是主要提供方形硬殼電池的供應(yīng)商。
方形電池優(yōu)勢(shì)除了剛剛說(shuō)的供應(yīng)商豐富之外，它的可定制化程度也更高，同時(shí)方形的空間利用率相對(duì)圓柱電池也更高，但問(wèn)題在于外層的硬質(zhì)保護(hù)殼會(huì)明顯增加電池包的整體重量，所以國(guó)內(nèi)類似理想制造ONE都開(kāi)始以鋁材作為外層保護(hù)殼，有效的保證輕量化從而提升電池能量密度。
與此同時(shí)，方形電池的單體容量和體積都更大，單體數(shù)量自然隨之降低，那么對(duì)于BMS電池管理系統(tǒng)的要求也就更低。目前方形硬殼電機(jī)最有代表性就是由寧德時(shí)代推出的NCM811，電池密度達(dá)到了170kW/kg。
主要劣勢(shì)就在于可定制自由度高，導(dǎo)致制造工藝不統(tǒng)一，每塊電池的差異就會(huì)凸顯出來(lái)。相對(duì)于圓柱電池，方形硬殼電池對(duì)于冷卻系統(tǒng)布置的要求也更高。不過(guò)隨著國(guó)家對(duì)于電池標(biāo)準(zhǔn)政策的推出，未來(lái)方形電池的差異也會(huì)隨之減小。
軟包電池雖然在汽車市場(chǎng)上應(yīng)用的并不多，但我們對(duì)它并不陌生。我們的手機(jī)基本上采用的都是軟包電池。
軟包電池的外殼采用的是鋁塑膜材質(zhì)，跟采用鋁殼的方形和圓柱電池相比來(lái)說(shuō)重量更輕。在同等容量下，軟包電池的重量要輕20%，而在同等重量下，軟包電池的容量要比鋁殼電池高50%。所以軟包電池的理論能量密度要更高于方形電池和圓柱電池。
同時(shí)，軟包電池最大的優(yōu)勢(shì)在于可以進(jìn)行模塊化定制，對(duì)于電池放置空間的要求并不高，目前許多PHEV車型都采用的是軟包電池。
不過(guò)由于鋁塑膜材質(zhì)無(wú)法對(duì)電池本體起到保護(hù)作用，所以需要更堅(jiān)硬的“外殼”來(lái)保護(hù)，所以在視覺(jué)上軟包電池還是有硬殼包裹。不過(guò)定制的軟包電池在形狀上有著更多的想象空間，變化更多，不止局限于矩形?？梢越M成小型電池組放置在后備廂下方，也可以做成T字形布局。目前可查的也就只有日產(chǎn)軒逸純電和別克的Velite 5了。
由于內(nèi)部為疊片式的軟包電池，一片片軟包電池豎直疊放在一起，所以電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的布置就需要在每?jī)善姵刂虚g需要加上一層冷卻片，冷卻液通過(guò)注水口注入，填充冷卻片上的管路，循環(huán)流動(dòng)并帶走熱量，再一次提高了成本。
更主要的原因是軟包電池的工藝不是很成熟，主要技術(shù)都掌握在日韓電池供應(yīng)商手里。再加上可定制化豐富，所以生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和工藝并不統(tǒng)一。更主要的原因國(guó)內(nèi)對(duì)于生產(chǎn)鋁塑膜外殼的技術(shù)較差，目前主要依賴進(jìn)口，所以成本更高。種種因素導(dǎo)致了軟包電池在市場(chǎng)中的應(yīng)用廣泛度較低。
