新能源汽車動(dòng)力電池個(gè)方面知識(shí)點(diǎn)介紹
中國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)以本土企業(yè)占主導(dǎo),企業(yè)格局分層明顯,按照技術(shù)水平和市場(chǎng)表現(xiàn)主要分為四個(gè)梯隊(duì),第一梯隊(duì)企業(yè)比亞迪和寧德時(shí)代技術(shù)領(lǐng)先,規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致成本下降明顯,在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
三元電池和磷酸鐵鋰電池在乘用車和商用車領(lǐng)域是主導(dǎo)應(yīng)用,而目前乘用車電池以三元為主,商用車電池以磷酸鐵鋰電池為主。
一、新能源汽車動(dòng)力電池簡(jiǎn)介
動(dòng)力電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等組成,要求高能量密度、長(zhǎng)壽命、可靠安全。其工作原理是通過正負(fù)極材料及電解液之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子的移動(dòng)從而產(chǎn)生電流。
充電時(shí)(以估算鋰電池為例),電池的正極上有Li﹢生成,Li﹢從正極脫嵌經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反,Li﹢從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解液嵌入正極。
以下時(shí)目前動(dòng)力電池中最常見的三種,鎳氫電池面臨淘汰,鉛酸電池全憑保有量在職稱,故目前以鋰電池最為主流。
二、新能源汽車動(dòng)力電池的性能
1. 比能量和比功率
比能量是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能,單位是Wh/kg;
比功率是描述電池在瞬間能放出能量的能力,單位是W/kg;
比能量高的動(dòng)力電池就像龜兔賽跑里的烏龜,耐力好,可以長(zhǎng)時(shí)間工作,續(xù)航里程長(zhǎng);而比功率高的動(dòng)力電池就像百米賽跑里的博爾特,速度快,可以提供很高的瞬間電流,以保證汽車的加速性能。然而魚與熊掌不可兼得,通常一種電池不能同時(shí)具備高比能量和高比功率。
能量密度方面電池肯定不如汽油,但是究竟差別多大呢?一箱50L的汽油大概可以跑600km,續(xù)航同樣里程的電動(dòng)車需要多少電池呢:
汽油的比能量為11kWh/kg,1L汽油約重0.742kg,按車載50L計(jì)算,滿載是37.1kg,釋放的能量為408.1kWh。
三元鋰電池的比能量為150Wh/kg,408.1kWh的能量需電池2700kg,假設(shè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的效率差為3倍,相當(dāng)于900kg電池的能量。
2. 電池的穩(wěn)定性
動(dòng)力電池作為新能源汽車上的能量源,必然會(huì)比我們平時(shí)生活中使用的電池有更高的穩(wěn)定性要求。高溫、低寒、強(qiáng)碰撞等情況都有可能出現(xiàn),故作為動(dòng)力電池,穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的一個(gè)指標(biāo)。
3. 電池的使用壽命
對(duì)于動(dòng)力電池,電池的一致性、充放電的循環(huán)次數(shù)直接決定了車輛的使用壽命。
什么是電池的一致性?簡(jiǎn)單的說就是同型號(hào)單個(gè)電池之間的重量、電壓、內(nèi)阻等關(guān)鍵指標(biāo)的偏差程度,偏差越大,一致性越差。事實(shí)上,新能源汽車電池是把大量的單個(gè)電池通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式組成電池組,串聯(lián)得越多,不一致性放大倍數(shù)越多,電池壽命越短。這也是我們?nèi)粘I钪胁煌放啤⑿屡f程度不一的電池不要混用的原因。
另外,電池的循環(huán)壽命還和用戶的充放電習(xí)慣相關(guān),不同類型的鋰電池其充放電特性會(huì)有些許差別,但大體趨勢(shì)是一致的,這里就目前特斯拉采用的三元里電池來說明。
從上圖可以看出,同樣衰減至60%的容量,不同充放電方式的結(jié)果大不一樣。其中以25%~75%的充電方式(即所謂“淺充淺放”)最為合適,可達(dá)2500次,每天充放一次壽命都大概達(dá)到7年!
三、新能源汽車動(dòng)力電池分類
目前使用較多的鋰動(dòng)力電池主要有以下幾類,以正極材料為劃分依據(jù):
以下列出了四類鋰電池的主要性能指標(biāo)差別
從上表可以看出,以上四類電池各有優(yōu)劣,哪種電池又將是未來的主流呢?
1. 鈷酸鋰電池
數(shù)碼電子產(chǎn)品對(duì)鋰電池安全性要求不高,故鈷酸鋰電池最合適的其實(shí)是3C領(lǐng)域,特斯拉敢于使用此類電池,也是為了得到超強(qiáng)的續(xù)航能力,但同時(shí)其安全性能要打些折扣,即便其有著號(hào)稱最頂尖的電池管理系統(tǒng)。總的來說,鈷酸鋰電池并不適合做動(dòng)力電池。
2. 錳酸鋰電池
錳酸鋰電池因其不偏不倚的特征贏得動(dòng)力電池最大的市場(chǎng)占有率,雖然其能量密度不如鈷酸鋰和三元鋰,但其他綜合性能相當(dāng)出色!
3. 磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池是中國(guó)企業(yè)的“彎道超車”夢(mèng)想,如果不是較低的能量密度限制了磷酸鐵鋰電池,其真的有可能成為動(dòng)力電池中的霸主,其安全性能和壽命這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)都是頂尖的。
4. 三元鋰電池
如果說國(guó)內(nèi)把鋰電池的發(fā)展重心放在了磷酸鐵鋰電池上,國(guó)際動(dòng)力鋰電池行業(yè)的新星非三元鋰電池莫屬了,它比鈷酸鋰更高的能量密度,成本低于鈷酸鋰,安全性亦好于鈷酸鋰。
小結(jié)
不同車企對(duì)于動(dòng)力鋰電池的不同選擇都是基于不同的側(cè)重點(diǎn)。從安全穩(wěn)定性、能量密度和循環(huán)壽命三個(gè)方面對(duì)比來看,文中所述這四種電池的排序如下:
各類鋰電池及其代表車型數(shù)據(jù)如下:
三元電池和磷酸鐵鋰電池在乘用車和商用車領(lǐng)域是主導(dǎo)應(yīng)用,而目前乘用車電池以三元為主,商用車電池以磷酸鐵鋰電池為主。
一、新能源汽車動(dòng)力電池簡(jiǎn)介
動(dòng)力電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等組成,要求高能量密度、長(zhǎng)壽命、可靠安全。其工作原理是通過正負(fù)極材料及電解液之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子的移動(dòng)從而產(chǎn)生電流。
充電時(shí)(以估算鋰電池為例),電池的正極上有Li﹢生成,Li﹢從正極脫嵌經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反,Li﹢從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解液嵌入正極。
以下時(shí)目前動(dòng)力電池中最常見的三種,鎳氫電池面臨淘汰,鉛酸電池全憑保有量在職稱,故目前以鋰電池最為主流。
二、新能源汽車動(dòng)力電池的性能
1. 比能量和比功率
比能量是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能,單位是Wh/kg;
比功率是描述電池在瞬間能放出能量的能力,單位是W/kg;
比能量高的動(dòng)力電池就像龜兔賽跑里的烏龜,耐力好,可以長(zhǎng)時(shí)間工作,續(xù)航里程長(zhǎng);而比功率高的動(dòng)力電池就像百米賽跑里的博爾特,速度快,可以提供很高的瞬間電流,以保證汽車的加速性能。然而魚與熊掌不可兼得,通常一種電池不能同時(shí)具備高比能量和高比功率。
能量密度方面電池肯定不如汽油,但是究竟差別多大呢?一箱50L的汽油大概可以跑600km,續(xù)航同樣里程的電動(dòng)車需要多少電池呢:
汽油的比能量為11kWh/kg,1L汽油約重0.742kg,按車載50L計(jì)算,滿載是37.1kg,釋放的能量為408.1kWh。
三元鋰電池的比能量為150Wh/kg,408.1kWh的能量需電池2700kg,假設(shè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的效率差為3倍,相當(dāng)于900kg電池的能量。
2. 電池的穩(wěn)定性
動(dòng)力電池作為新能源汽車上的能量源,必然會(huì)比我們平時(shí)生活中使用的電池有更高的穩(wěn)定性要求。高溫、低寒、強(qiáng)碰撞等情況都有可能出現(xiàn),故作為動(dòng)力電池,穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的一個(gè)指標(biāo)。
3. 電池的使用壽命
對(duì)于動(dòng)力電池,電池的一致性、充放電的循環(huán)次數(shù)直接決定了車輛的使用壽命。
什么是電池的一致性?簡(jiǎn)單的說就是同型號(hào)單個(gè)電池之間的重量、電壓、內(nèi)阻等關(guān)鍵指標(biāo)的偏差程度,偏差越大,一致性越差。事實(shí)上,新能源汽車電池是把大量的單個(gè)電池通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式組成電池組,串聯(lián)得越多,不一致性放大倍數(shù)越多,電池壽命越短。這也是我們?nèi)粘I钪胁煌放?、新舊程度不一的電池不要混用的原因。
另外,電池的循環(huán)壽命還和用戶的充放電習(xí)慣相關(guān),不同類型的鋰電池其充放電特性會(huì)有些許差別,但大體趨勢(shì)是一致的,這里就目前特斯拉采用的三元里電池來說明。
從上圖可以看出,同樣衰減至60%的容量,不同充放電方式的結(jié)果大不一樣。其中以25%~75%的充電方式(即所謂“淺充淺放”)最為合適,可達(dá)2500次,每天充放一次壽命都大概達(dá)到7年!
三、新能源汽車動(dòng)力電池分類
目前使用較多的鋰動(dòng)力電池主要有以下幾類,以正極材料為劃分依據(jù):
以下列出了四類鋰電池的主要性能指標(biāo)差別
從上表可以看出,以上四類電池各有優(yōu)劣,哪種電池又將是未來的主流呢?
1. 鈷酸鋰電池
數(shù)碼電子產(chǎn)品對(duì)鋰電池安全性要求不高,故鈷酸鋰電池最合適的其實(shí)是3C領(lǐng)域,特斯拉敢于使用此類電池,也是為了得到超強(qiáng)的續(xù)航能力,但同時(shí)其安全性能要打些折扣,即便其有著號(hào)稱最頂尖的電池管理系統(tǒng)??偟膩碚f,鈷酸鋰電池并不適合做動(dòng)力電池。
2. 錳酸鋰電池
錳酸鋰電池因其不偏不倚的特征贏得動(dòng)力電池最大的市場(chǎng)占有率,雖然其能量密度不如鈷酸鋰和三元鋰,但其他綜合性能相當(dāng)出色!
3. 磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池是中國(guó)企業(yè)的“彎道超車”夢(mèng)想,如果不是較低的能量密度限制了磷酸鐵鋰電池,其真的有可能成為動(dòng)力電池中的霸主,其安全性能和壽命這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)都是頂尖的。
4. 三元鋰電池
如果說國(guó)內(nèi)把鋰電池的發(fā)展重心放在了磷酸鐵鋰電池上,國(guó)際動(dòng)力鋰電池行業(yè)的新星非三元鋰電池莫屬了,它比鈷酸鋰更高的能量密度,成本低于鈷酸鋰,安全性亦好于鈷酸鋰。
小結(jié)
不同車企對(duì)于動(dòng)力鋰電池的不同選擇都是基于不同的側(cè)重點(diǎn)。從安全穩(wěn)定性、能量密度和循環(huán)壽命三個(gè)方面對(duì)比來看,文中所述這四種電池的排序如下:
各類鋰電池及其代表車型數(shù)據(jù)如下:
中國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)以本土企業(yè)占主導(dǎo),企業(yè)格局分層明顯,按照技術(shù)水平和市場(chǎng)表現(xiàn)主要分為四個(gè)梯隊(duì),第一梯隊(duì)企業(yè)比亞迪和寧德時(shí)代技術(shù)領(lǐng)先,規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致成本下降明顯,在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
三元電池和磷酸鐵鋰電池在乘用車和商用車領(lǐng)域是主導(dǎo)應(yīng)用,而目前乘用車電池以三元為主,商用車電池以磷酸鐵鋰電池為主。
一、新能源汽車動(dòng)力電池簡(jiǎn)介
動(dòng)力電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等組成,要求高能量密度、長(zhǎng)壽命、可靠安全。其工作原理是通過正負(fù)極材料及電解液之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電子的移動(dòng)從而產(chǎn)生電流。
充電時(shí)(以估算鋰電池為例),電池的正極上有Li﹢生成,Li﹢從正極脫嵌經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反,Li﹢從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解液嵌入正極。
以下時(shí)目前動(dòng)力電池中最常見的三種,鎳氫電池面臨淘汰,鉛酸電池全憑保有量在職稱,故目前以鋰電池最為主流。
二、新能源汽車動(dòng)力電池的性能
1. 比能量和比功率
比能量是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能,單位是Wh/kg;
比功率是描述電池在瞬間能放出能量的能力,單位是W/kg;
比能量高的動(dòng)力電池就像龜兔賽跑里的烏龜,耐力好,可以長(zhǎng)時(shí)間工作,續(xù)航里程長(zhǎng);而比功率高的動(dòng)力電池就像百米賽跑里的博爾特,速度快,可以提供很高的瞬間電流,以保證汽車的加速性能。然而魚與熊掌不可兼得,通常一種電池不能同時(shí)具備高比能量和高比功率。
能量密度方面電池肯定不如汽油,但是究竟差別多大呢?一箱50L的汽油大概可以跑600km,續(xù)航同樣里程的電動(dòng)車需要多少電池呢:
汽油的比能量為11kWh/kg,1L汽油約重0.742kg,按車載50L計(jì)算,滿載是37.1kg,釋放的能量為408.1kWh。
三元鋰電池的比能量為150Wh/kg,408.1kWh的能量需電池2700kg,假設(shè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的效率差為3倍,相當(dāng)于900kg電池的能量。
2. 電池的穩(wěn)定性
動(dòng)力電池作為新能源汽車上的能量源,必然會(huì)比我們平時(shí)生活中使用的電池有更高的穩(wěn)定性要求。高溫、低寒、強(qiáng)碰撞等情況都有可能出現(xiàn),故作為動(dòng)力電池,穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的一個(gè)指標(biāo)。
3. 電池的使用壽命
對(duì)于動(dòng)力電池,電池的一致性、充放電的循環(huán)次數(shù)直接決定了車輛的使用壽命。
什么是電池的一致性?簡(jiǎn)單的說就是同型號(hào)單個(gè)電池之間的重量、電壓、內(nèi)阻等關(guān)鍵指標(biāo)的偏差程度,偏差越大,一致性越差。事實(shí)上,新能源汽車電池是把大量的單個(gè)電池通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式組成電池組,串聯(lián)得越多,不一致性放大倍數(shù)越多,電池壽命越短。這也是我們?nèi)粘I钪胁煌放?、新舊程度不一的電池不要混用的原因。
另外,電池的循環(huán)壽命還和用戶的充放電習(xí)慣相關(guān),不同類型的鋰電池其充放電特性會(huì)有些許差別,但大體趨勢(shì)是一致的,這里就目前特斯拉采用的三元里電池來說明。
從上圖可以看出,同樣衰減至60%的容量,不同充放電方式的結(jié)果大不一樣。其中以25%~75%的充電方式(即所謂“淺充淺放”)最為合適,可達(dá)2500次,每天充放一次壽命都大概達(dá)到7年!
三、新能源汽車動(dòng)力電池分類
目前使用較多的鋰動(dòng)力電池主要有以下幾類,以正極材料為劃分依據(jù):
以下列出了四類鋰電池的主要性能指標(biāo)差別
從上表可以看出,以上四類電池各有優(yōu)劣,哪種電池又將是未來的主流呢?
1. 鈷酸鋰電池
數(shù)碼電子產(chǎn)品對(duì)鋰電池安全性要求不高,故鈷酸鋰電池最合適的其實(shí)是3C領(lǐng)域,特斯拉敢于使用此類電池,也是為了得到超強(qiáng)的續(xù)航能力,但同時(shí)其安全性能要打些折扣,即便其有著號(hào)稱最頂尖的電池管理系統(tǒng)??偟膩碚f,鈷酸鋰電池并不適合做動(dòng)力電池。
2. 錳酸鋰電池
錳酸鋰電池因其不偏不倚的特征贏得動(dòng)力電池最大的市場(chǎng)占有率,雖然其能量密度不如鈷酸鋰和三元鋰,但其他綜合性能相當(dāng)出色!
3. 磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池是中國(guó)企業(yè)的“彎道超車”夢(mèng)想,如果不是較低的能量密度限制了磷酸鐵鋰電池,其真的有可能成為動(dòng)力電池中的霸主,其安全性能和壽命這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)都是頂尖的。
4. 三元鋰電池
隨著新能源汽車突破1%的市場(chǎng)份額,國(guó)家主管部門陸續(xù)發(fā)布了《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》、《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案》等法規(guī),對(duì)汽車生產(chǎn)和動(dòng)力電池的回收提出了具體要求,政策要求愈發(fā)具體和清晰。
2、國(guó)內(nèi)報(bào)廢動(dòng)力電池規(guī)模超百億,磷酸鐵鋰首當(dāng)其沖
新能源汽車的高速增長(zhǎng)帶動(dòng)了鋰電池用量的大幅提升。自2010年來,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,銷量從5900輛增長(zhǎng)到2016年的50.7萬輛,新能源汽車保有量超過100萬輛。經(jīng)歷了近十年的發(fā)展,不少新能源汽車即將面臨淘汰。
目前,當(dāng)前國(guó)內(nèi)新能源汽車鋰電池基本進(jìn)入了報(bào)廢的小高峰,預(yù)計(jì)2018年動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)將超過14Gwh。受限于技術(shù)水平,2010年左右的動(dòng)力電池,商用車按3年電池壽命、乘用車按5年電池使用壽命估算,假設(shè)鋰電池回收價(jià)值為0.3元/計(jì)算,預(yù)計(jì)2020年理論報(bào)廢量將達(dá)到37Gwh,動(dòng)力鋰電池回收市場(chǎng)將超過110億。
而由于國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池應(yīng)用較早,技術(shù)相對(duì)更成熟,因此廣泛應(yīng)用于商用車,而比亞迪大部分車型也使用磷酸鐵鋰電池,故報(bào)廢時(shí)間相對(duì)更靠前。
小結(jié)
不同車企對(duì)于動(dòng)力鋰電池的不同選擇都是基于不同的側(cè)重點(diǎn)。從安全穩(wěn)定性、能量密度和循環(huán)壽命三個(gè)方面對(duì)比來看
















