詳解動(dòng)力電池的種類以及優(yōu)缺點(diǎn)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-21 08:53
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不同電動(dòng)車的續(xù)航、價(jià)格以及充電時(shí)間不同，其中很重要的一個(gè)原因就是車輛的動(dòng)力電池種類不同。至于種類是如何劃分的，各自種類有什么特點(diǎn)，稍后再說，我們先來看看車輛動(dòng)力電池的組成。
動(dòng)力電池常被稱作是電池包，本質(zhì)上來說，電池包就是靠一個(gè)個(gè)單個(gè)的電池芯組成的。首先，一定數(shù)量的電池芯會(huì)被組合到一起形成電池模組，然后多個(gè)電池模組再被組合到一起形成電池包。這樣的組成形式有利于對(duì)電池進(jìn)行統(tǒng)一管理與監(jiān)控，同時(shí)具有不錯(cuò)的安全性。
電池芯、電池模塊與電池包三者之間的關(guān)系。
對(duì)動(dòng)力電池有了大概的認(rèn)識(shí)之后，我們?cè)倭碾姵氐姆N類就比較清楚了。說是電池種類，其實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)一些應(yīng)該說是電芯的種類。前面講到電池包是由一個(gè)個(gè)電池芯組成的，電池芯的種類就決定了電池包的形態(tài)、續(xù)航能力、充放電效果等。
首先，按照結(jié)構(gòu)劃分，電池芯可以分為圓柱電池、方殼電池以及軟包電池。目前這三種結(jié)構(gòu)電池芯在新能源車型上都有應(yīng)用，比如特斯拉旗下車型都采用圓柱電池，日產(chǎn)Leaf（聆風(fēng)）
則采用的是軟包電池。
圓柱電池、方殼電池與軟包電池典型形態(tài)。
圓柱電池應(yīng)該是我們最容易想象到的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿粘Ｉ钪形覀冏畛＝佑|的電池形式就是這種圓柱形。同我們常見的5號(hào)、7號(hào)電池類似，車用圓柱電池也具有特定的規(guī)格型號(hào)，比如18650、21700型號(hào)等，其中前兩位數(shù)字表示圓柱電池的直徑，18即代表18mm。三四位表示圓柱電池的高度，最后一位“0”則表示電池為圓柱形態(tài)。
這種圓柱電池最早是由索尼（SONY）公司設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)并制造的，如今這種電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了新能源汽車領(lǐng)域。
因?yàn)閳A柱電池具有統(tǒng)一的規(guī)格，因此設(shè)計(jì)打包成模組非常方便，但是其能量密度因?yàn)橐?guī)格限制會(huì)受到影響。
方殼電池通常指具有鋁制或鋼制外殼方形電池，這種電池沒有統(tǒng)一的規(guī)格限制，可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行定制，相對(duì)來說，這種電池能量密度較高，重量較輕，但是長時(shí)間使用后其邊角處電解液化學(xué)性能退化會(huì)比較明顯，影響電池性能。
軟包電池，顧名思義其電池外殼是由一層鋁塑膜包裝而成，因此設(shè)計(jì)較為靈活，可以隨意改變形狀、薄厚，打包成模組較為靈活方便。另外，這種電池重量輕、能量密度高、循環(huán)性好。安全方面也要比方殼電池和圓柱電池要高，是目前發(fā)展?jié)摿^大的一種電池結(jié)構(gòu)。
采用軟包電池的日產(chǎn)Leaf電池組，可以看到其電池模塊并不統(tǒng)一，擺放方向也不一致，電池包呈現(xiàn)出來的形態(tài)呈現(xiàn)不規(guī)則形。
上面是按照電池的形態(tài)劃分，如果按照電池材料劃分的話，電芯有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元鋰等不同類型，這里的材料指的是電池的正極材料，負(fù)極材料目前主要以石墨為主，硅碳負(fù)極因?yàn)槟軌驑O大拓展電池能量密度因此具有很高的關(guān)注度，是目前電池發(fā)展方向之一。
拿目前常見的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池對(duì)比，兩者屬于優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，一方面磷酸鐵鋰具有較高的安全性，但是其循環(huán)壽命以及能量密度都較差一些。另一方面，三元鋰電池具備較高的能量密度、循環(huán)壽命以及抗低溫衰減能力，但是其安全性相對(duì)要低一些，至今我國仍然規(guī)定三元鋰電池不能應(yīng)用在大巴等商用車上。
不過也不用擔(dān)心，無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，應(yīng)用之前都會(huì)經(jīng)過火燒、碰撞、穿刺等安全測(cè)試。通過合理的電池管理系統(tǒng)以及溫度控制系統(tǒng)，三元鋰電池的安全性還是可以得到保障的。
三、電池供應(yīng)商的崛起
要說新能源汽車發(fā)展最大的受益者是誰，那無疑是電池供應(yīng)商了。在此之前，這些電池供應(yīng)商的主要客戶是消費(fèi)電子類廠商，相比汽車廠商而言，這些客戶的需求量只能算是九牛一毛。目前全球電池供應(yīng)商主要集中在中日韓美四國，其中松下、三星SDI、LG、AESC、比亞迪、寧德時(shí)代等電池供應(yīng)商年出貨量都呈現(xiàn)逐年遞增態(tài)勢(shì)。其中寧德時(shí)代等電池供應(yīng)商更是從名不見經(jīng)傳的“小廠”躋身行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。
華晨寶馬首款高端純電動(dòng)車“之諾1E”的動(dòng)力電池系統(tǒng)由寧德時(shí)代和寶馬共同開發(fā)，由寧德時(shí)代制造，與寶馬的合作讓寧德時(shí)代聲名鵲起，隨后大眾、北汽、上汽等汽車廠商紛紛尋求合作。
面對(duì)崛起的電池供應(yīng)商，大部分汽車廠商都抱以扶持和合作姿態(tài)，以謀求共贏。比如特斯拉和松下合作投資在美國建立Gigafactory超級(jí)電池工廠、上汽與寧德時(shí)代合作共建工廠、比亞迪與國軒高科合作共建工廠等，車企與電池廠商聯(lián)姻的例子舉不勝舉。
特斯拉位于內(nèi)達(dá)華州的Gigafactory工廠計(jì)劃產(chǎn)能是35GWh，這一數(shù)字相當(dāng)于2013年全球電池產(chǎn)量總和，最大產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)之后電池成本預(yù)計(jì)可以削減30%。
在合作浪潮中也有不少例外，比如日產(chǎn)便拋售了自己控股的AESC電池公司。日產(chǎn)表示隨著電動(dòng)汽車的普及，電池行業(yè)將告別高利潤，格局可能面臨洗牌。而從整車企業(yè)角度來看，開放采購而不是把控一兩家電池供應(yīng)商，技術(shù)路線上風(fēng)險(xiǎn)更低，也有利于降低成本。
AESC為日產(chǎn)與日本電器NEC在2009年組建的合資公司，日產(chǎn)持有51%股份，而其余股份為NEC持有。2016年，AESC以1622MWh的出貨量，僅次于松下、比亞迪和LG化學(xué)，排名全球第四。
有人看得開就有人著急，歐盟在前段時(shí)間召開會(huì)議商討電池產(chǎn)業(yè)問題，在汽車行業(yè)一直強(qiáng)勢(shì)的歐洲廠商面對(duì)新能源發(fā)展似乎動(dòng)作緩慢了些，在電池行業(yè)上更是被中日韓美拉開差距，為此歐盟鼓勵(lì)歐洲地區(qū)公司對(duì)電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)行投資，其中德國大眾集團(tuán)以及奔馳、寶馬公司都有創(chuàng)立自己電池工廠的意圖，甚至已經(jīng)采取了相關(guān)部署。
去年法蘭克福車展期間，大眾公布大規(guī)模電動(dòng)車發(fā)展計(jì)劃《Roadmap E》，其中非常重要的一條信息就是大眾將投資500億歐元來發(fā)展電動(dòng)車電池產(chǎn)業(yè)。
四、電池回收問題
廢舊電池存在高污染性，這一點(diǎn)想必是人盡皆知，隨著新能源汽車的增多，將來廢舊電池回收問題不得不考慮?；叵胍幌?，自己家中的廢電池都是怎樣處理的，如果我沒有猜錯(cuò)的話，百分八十是放在抽屜里當(dāng)它不存在一樣吧。
目前三元鋰電池包循環(huán)壽命大概在2000次左右，磷酸鐵鋰電池包表現(xiàn)會(huì)相對(duì)差一些，但是按照正常使用的話使用年限也在10年左右，對(duì)于現(xiàn)階段來說電池回收可能不是大問題，但兩三年后就不得不“還債”了。對(duì)于追求利潤的車企來說，廢電池回收顯然是費(fèi)力不得好，但不得不面對(duì)，現(xiàn)階段還沒有特別明確的規(guī)定或制度，將來政府、電池生產(chǎn)廠商、車企應(yīng)該會(huì)聯(lián)合起來應(yīng)對(duì)這一難題。
