市場目前出現(xiàn)的最低動力電池最高價格和最高技術(shù)指標？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-02 12:32
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隨著新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車電池的創(chuàng)新也越來越多。新能源汽車電池就是使用新能源技術(shù)減少“溫室氣體”排放污染的新型汽車電池。那么新能源汽車用什么電池？
新能源汽車電池可以分為兩大類，即蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純新能源汽車，可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池（鎳一氫及鎳一金屬氫化物電池、鎳一福及鎳一鋅電池）、鈉？
電池（鈉一硫電池和鈉一氯化鎳電池）、二次鋰電池、空氣電池等類型。而燃料電池專用于燃料電池新能源汽車，可以分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）等類型。
新能源汽車電池組由多個電池串聯(lián)疊置組成。一個典型的電池組大約有96個電池，充電到4.2V的鋰離子電池而言，這樣的電池組可產(chǎn)生超過400V的總電壓。盡管汽車電源系統(tǒng)將電池組看作單個高壓電池，每次都對整個電池組進行充電和放電，但電池控制系統(tǒng)必須獨立考慮每個電池的情況。
如果電池組中的一個電池容量稍微低于其他電池，那么經(jīng)過多個充電/放電周期后，其充電狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。
如果這個電池的充電狀態(tài)沒有周期性地與其它電池平衡，那么它最終將進入深度放電狀態(tài)，從而導致?lián)p壞，并最終形成電池組故障。為防止這種情況發(fā)生，每個電池的電壓都必須監(jiān)視，以確定充電狀態(tài)。此外，必須有一個裝置讓電池單獨充電或放電，以平衡這些電池的充電狀態(tài)。
新能源汽車用什么電池？
1、鉛酸電池
代表企業(yè)或車型：長安汽車、北汽集團、長城汽車、吉利汽車、上汽通用等傳統(tǒng)燃油車，一般采用鉛酸電池作為車輛供電裝置，目前市面上大部分低速電動車也采用鉛酸電池。
第一代電動汽車EV1采用的就是鉛酸電池，是由美國通用汽車公司在1996年生產(chǎn)，而鉛酸蓄電池由 Gaston Plante在 1859 年發(fā)明，從發(fā)明到被應用在電動汽車歷經(jīng)137年。所謂鉛酸蓄電池是以氧化鉛為正極板，以海綿鉛為負極板，硫酸水溶液作為電解液。鉛酸蓄電池是目前在汽車領域應用最為廣泛的電池，主要作為內(nèi)燃機汽車內(nèi)部各種電器和電子設備的供電電源。
鉛酸蓄電池分封閉式和非封閉式兩種。封閉式不須維護，允許深度放電，可循環(huán)使用，價格低廉，已成為大多數(shù)傳統(tǒng)燃油汽車供電裝置。例如，別克威朗就使用的免維護式鉛酸蓄電池。不過鉛酸蓄電池能量小和功率低是其致命弱點。
業(yè)內(nèi)專家指出，一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V；在實際應用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等，使用壽命一般為3年。
“功率、密度是可以通過增大電極的表面積來提高的，但是將會增加侵蝕速度從而縮短電池的使用壽命。”清華大學電機系副教授胡澤春表示，“充放電方式也會嚴重影響它的使用壽命，長期過度充電和過度放電都會導致電池壽命縮短。”
鉛酸蓄電池之所以在過去 50年被廣泛應用，除有成熟的技術(shù)、可以大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)成本低外，可換性及價格便宜也占主導性因素。盡管新電池技術(shù)不斷地產(chǎn)生，但鉛酸蓄電池至今仍作為動力源，主要應用于旅游觀光車、電動叉車或者一些短距離行駛的公交車上。
2、堿性電池
代表企業(yè)或車型：一汽豐田混動車型、長安福特混動車型、雷克薩斯RX400h、保時捷Cayenne等，一般使用鎳氫電池作為動力電源。
所謂堿性電池由鎳基和堿性溶液電解液構(gòu)成，主要有鎳鎘電池、鎳鋅電池和鎳氫電池 3 種，其中鎳氫電池相對于鎳鎘、鎳鋅電池，比能量較高并對環(huán)境無污染。
業(yè)內(nèi)專家指出，鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。據(jù)悉，1999年通用汽車研發(fā)的第 2 代電動汽車就是以鎳氫電池為動力源，但最終因無競爭力而退出市場。不過日本豐田汽車公司利用鎳氫電池技術(shù)制造了將內(nèi)燃機和電動機相結(jié)合的第 3 代電動汽車，即混合動力車（HEV）。
鎳氫電池成為在電動汽車電池技術(shù)研究領域和市場應用中最受關(guān)注的電池，相對鉛酸電池，鎳氫電池在能量體積密度方面提高了 3 倍，在比功率方面提高了 10 倍。這項技術(shù)獨特的優(yōu)勢包括：更高的運行電壓、比能量和比功率，較好的過度充放電耐受性和熱性能。
“不過，鎳氫電池應用也有一定的受限性，其在低溫時容量減小和高溫時充電耐受性不佳；此外，價格也是制約鎳氫電池發(fā)展的主要因素，原材料如金屬鎳非常昂貴。鎳氫電池雖比鉛酸電池儲存更多的能量，但過放電會造成永久性損傷，荷電狀態(tài)必須被限制在一個較小的范圍內(nèi)，電池儲存的大部分能量并沒有被實際使用，如豐田 Prius 只能使用電池 20%的能量。”業(yè)內(nèi)專家表示。
3、鋰離子電池
代表企業(yè)或車型：本田混動、別克混動等，例如本田雅閣銳混動、別克君越混動。
鋰離子電池可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池2 種。鋰離子電池的陰極材料主要有鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、磷酸鐵鋰等，陽極材料主要有石墨、鈦酸鋰等。不同陰極材料的鋰離子電池性能也不盡相同。
4、磷酸鐵鋰電池
代表企業(yè)或車型：比亞迪純電動汽車（秦、秦EV、唐等），宇通新能源客車、廈門金龍新能源客車等。
目前在電動汽車中，應用較多的鋰離子電池是磷酸鐵鋰電池。比亞迪新能源就采用磷酸鐵鋰電池。它具有磷氧共價鍵結(jié)構(gòu)，使氧原子不會被釋放出來，因而熱穩(wěn)定性和安全性較好，同時價格相對便宜。這些因素使磷酸鐵鋰電池成為小型電動汽車和PHEV動力電池首選。
業(yè)內(nèi)專家指出，磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鐵，資源含量豐富。其工作電壓為3.2V、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
“不過在鋰離子電池中，磷酸鋰電池的比能量、比功率以及運行電壓相對較低，在大型純電動車應用方面鈷酸鋰和錳酸鋰電池等更具優(yōu)勢。”業(yè)內(nèi)專家對此表示。
5、三元鋰電池
代表汽車或車型：特斯拉、吉利帝豪、北汽EV200、江淮iEV5、艾瑞澤7e、榮威Erx5等。
三鋰電池就是正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。據(jù)清華大學歐陽明高教授解釋，所謂 “三元”，指的是正極是三元，負極是石墨。三元鋰電池具有能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰的優(yōu)點。目前，隨著配方的不斷改進和結(jié)構(gòu)完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經(jīng)達到或超過鈷酸鋰電池水平。
特斯拉公司生產(chǎn)的電動汽車就是選用的三元鋰電池，特斯拉電池技術(shù)總監(jiān) Kurt Kelty 給出的選用理由是：能量密度更大且穩(wěn)定性、一致性更好；可以有效降低電池系統(tǒng)的成本；尺寸小，可控性和安全性都能不斷提高。
不過有業(yè)內(nèi)人士指出，“三元鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池等，由于鎳鈷鋁的高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導致高溫安全性差，且pH 值過高易使單體脹氣，進而引發(fā)危險，目前造價較高。”
據(jù)悉，現(xiàn)有三元鋰電池如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水，都會有明火產(chǎn)生。所以一般三元鋰電池都會有一層鋼殼保護，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以，雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。
小時候玩四驅(qū)車，沒電了就換電池。電池不禁用？那就換更好的電池。如今，電動汽車已經(jīng)開始流行，并成為潮流，但是電池換起來卻不像四驅(qū)車那樣隨意。國家對動力電池是沒有單獨補貼的，如果你的電動汽車開了一兩年后想換電池，費用可能要超過你買車的成本。所以你購買電動汽車時配備的是什么電池，它基本就跟定你了。
那么選哪種動力電池呢？其實目前市面上可供選擇的余地并不多，大部分車型都是配備的三元鋰電池。以后是否有其他替代產(chǎn)品？今天我們就來聊一聊。
三元鋰電池
存在即合理，三元鋰電池能在眾多動力電池中脫穎而出成為主流，與其兩大優(yōu)點分不開。首先它的能量密度高，能給電動汽車帶來不錯的續(xù)航；其次，三元鋰電池的壽命、輸出功率和成本控制達到一定平衡，利于商業(yè)化普及。所以我們看到特斯拉、比亞迪、北汽新能源等電動行業(yè)的領軍企業(yè)，旗下產(chǎn)品多為三元鋰電池。
三元鋰電池是指正極采用了鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）或鋁（Al）三種金屬元素的聚合物，電解液主要為六氟磷酸鋰的一種電池。鎳是一種活性金屬，主要作用是提升電池能量密度，帶來更高的續(xù)航。鈷也是一種活性金屬，其可以抑制陽離子的混排，從而提高電池的穩(wěn)定性和使用壽命，而且鈷也決定了電池的充放電速度和效率。錳或鋁的主要作用就是提高安全性和穩(wěn)定性。
通過三元鋰電池的原理我們也可以發(fā)現(xiàn)，提高三元鋰電池的能量密度和充放電速度，就是要提高電池中活性金屬的比例，這也意味著穩(wěn)定性和安全性的降低。它的性能和安全是互相沖突的，但是三元鋰電池的安全性可以通過加裝電池管理系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)來解決。所以從商業(yè)推廣的角度來看，三元鋰電池是要優(yōu)于更穩(wěn)定的鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池的。
燃料電池
新能源汽車另一個很火的概念就是氫燃料電池汽車。而確切的說，氫燃料電池雖然帶著“電池”兩個字，但它并不是儲能設備，而是個發(fā)電設備。其本質(zhì)是電解水的逆反應，氫氣與氧氣通過催化劑發(fā)生化學反應，產(chǎn)生電子。
燃料電池的優(yōu)點很明顯，相比三元鋰電池制作、回收過程中因重金屬產(chǎn)生的污染，燃料電池更加清潔環(huán)保。而且它是個發(fā)電裝置，補充氫氣就能持續(xù)的產(chǎn)生電能，便捷性要比三元鋰電池強不少。
氫燃料電池被認為是最清潔的未來能源，但是目前的制氫、運氫、儲氫等的困難性都在制約著氫燃料電池的發(fā)展。此外，氫燃料電池汽車高昂的成本也在制約著其商業(yè)化，所以短時間內(nèi)難有質(zhì)的提高。
固態(tài)電池
電池充、放電其實都是電子在電解液中往返正負極的一個過程，固態(tài)電池原理上與三元鋰電池并沒有差別，只不過將液態(tài)的電解液換成了固體。顯而易見的好處是，固態(tài)電池在能量密度和穩(wěn)定性上要比鋰離子電池要好不少。
固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)不可燃、不揮發(fā)，也沒有鋰離子電池漏液和鋰枝晶現(xiàn)象，安全性要高不少。而且使用固態(tài)電解質(zhì)后，動力電池將變得更輕、更小，甚至可以柔性化。這意味著固態(tài)電池得到普及后，電動汽車在空間和續(xù)航方面將會有較大突破。
固態(tài)電池雖然好，但是目前仍處在實驗室階段。兼顧高倍率又能快充的復合性材料是固態(tài)電池研究的一個難點，目前的固態(tài)電解質(zhì)材料只適用其中某一方面的特性。而且同氫燃料電池一樣，高昂的制備成本，意味著其在短時間內(nèi)難以普及。
