電池作為電動車的動力源，一直以來被視為電動車發(fā)展的重要標(biāo)志性技術(shù)，也是制約電動車發(fā)展的重要瓶頸，其性能好壞直接關(guān)系到整車?yán)m(xù)航里程的長短。

電動車電池分類

電池的分類電池從廣義上講主要可分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類，其中化學(xué)電池和物理電池已經(jīng)應(yīng)用于量產(chǎn)電動汽車中，而生物電池則被視為未來電動車電池的重要發(fā)展方向之一。

化學(xué)電池

化學(xué)電池是目前電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池種類，如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一范疇。從結(jié)構(gòu)角度上講，其可進(jìn)一步分成蓄電池及燃料電池兩大類別，我們目前所見的絕大多數(shù)電動車都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動，如豐田普銳斯、特斯拉MODEL S（參配、圖片、詢價） 等。當(dāng)然，這里所講的蓄電池并不是我們?nèi)粘Ｋv的汽車電瓶，而是對可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱，其中車載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門類的一種。

1、鋰電池

鋰電池是目前電動車上最常用的電池種類之一，雖然其從1970年誕生至今時間并不算長，但憑借能量密度高、循環(huán)使用壽命長等特點迅速占據(jù)了電動汽車電池市場的絕大部分江山。如今，在售電動汽車配備的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池兩種，且這兩種電池在自身特點上存在顯著差異，因此我們有必要對其進(jìn)行一番細(xì)致的講解與對比。

2、磷酸鐵鋰電池為什么安全？

對于電動車用電池，大多數(shù)人可能都鮮有認(rèn)知，因此，我們不妨舉個例子來幫助大家理解。最近，由比亞迪同戴姆勒共同出資成立的全新電動車品牌騰勢（參配、圖片、詢價） 即將上市銷售，而其所搭載的正是磷酸鐵鋰電池。相比于早期的錳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池在能量密度上并未有太大差別，約為100-110Wh/kg，但其熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的，當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解，而同屬鋰電池的鈷酸鋰電池在180-250℃時就內(nèi)部化學(xué)成分就已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。換而言之，磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指，也正因如此，其也成為目前電動車電池的主要門類之一。

3、特斯拉為何選擇三元鋰電池？

與磷酸鐵鋰電池相比，特斯拉MODEL S使用的三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續(xù)航里程更長。不過其缺點也顯而易見，當(dāng)自身溫度為250-350℃時，內(nèi)部化學(xué)成分就開始分解，因此對電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，需要為每節(jié)電池分別加裝保險裝置，除此之外，由于單體體積很小，所以單車要的電池單體數(shù)量非常龐大，以MODEL S為例，7000余節(jié)18650三元鋰電池才能滿足一輛車的裝配用量，這無疑又為電池管理系統(tǒng)進(jìn)一步加大了控制難度。因此，目前市場在售車型中，只有特斯拉一家使用的是三元鋰電池。

4、鎳氫電池更注重充放電控制

鎳氫電池是目前除鋰電池外另一主流電動車動力電池種類，于上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開來，如以豐田普銳斯為代表的很多混合動力汽車均采用此類電池作為儲能元件。其能量密度與普通的鋰電池差距并不大，約為70-100Wh/kg，但由于電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰電池大上一些。

與鋰電池一樣，鎳氫電池也需要電池管理系統(tǒng)，不過其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區(qū)別，主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應(yīng)”，即電池在循環(huán)充放電過程中容量會出現(xiàn)衰減，而過度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗（鋰電池此項特性幾乎可忽略不計）。因此對于廠商來說，鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會主動避免過度充放電，如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi)，以降低容量衰減速度。

5、燃料電池是未來汽車最理想能源

燃料電池其實不是“電池”，準(zhǔn)確地說是一個大的發(fā)電系統(tǒng)。其因能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、壽命長、運行平穩(wěn)等特點被業(yè)界公認(rèn)為未來汽車的最佳能源。簡單來說，燃料電池是通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置，而能量的來源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生的。

理論上講，燃料電池能采用的燃料種類很多，甚至是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)所用燃料均可，不過真正能起電化學(xué)反應(yīng)的，僅僅是其中的氫和氧化劑中的氧，因此，氫燃料電池是目前燃料電池的研究核心。

就當(dāng)今市場而言，燃料電池汽車離我們并不遙遠(yuǎn)。據(jù)此前報道，世界首款量產(chǎn)燃料電池汽車豐田FCV將于明年3月在日本正式銷售。該車配備了兩個70MPa的高壓燃料堆，輸出功率為122Ps(90kW)，續(xù)航里程可達(dá)700km(日本JC08工況下）。除此之外，其添加燃料僅需3分鐘，相比傳統(tǒng)電動汽車的充電時間要快上很多。目前在日本與之相關(guān)的各種政策也緊羅密布地相繼制定出臺，不過國內(nèi)何時能夠買到還不得而知，只能再耐心等待一段時日。

物理電池

物理電池顧名思義，就是依靠物理變化來提供、儲存電能的電池統(tǒng)稱，如超級電容、飛輪電池等都屬于物理電池的家族成員。

超級電容功率密度高但電池容量小

超級電容是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的電源元件，其主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，期間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此被歸為物理電池的范疇。與之前所介紹的化學(xué)電池相比，超級電容三大明顯優(yōu)勢，首先，其反復(fù)充放電達(dá)數(shù)十萬次（傳統(tǒng)化學(xué)電池只有幾百至幾千次），壽命上要比化學(xué)電池高出很多；其次，超級電容在充放電時的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿足車輛更加寬泛的電力需求；第三，工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳，通常室外溫度在-40℃-65℃時，其都能穩(wěn)定正常工作（傳統(tǒng)電池一般為-20℃～60℃）。

當(dāng)然，有優(yōu)勢就會有不足，能量密度低就是制約超級電容發(fā)展的首要瓶頸，所以，目前其主要應(yīng)用于車輛啟動系統(tǒng)、軍事及少量公交車輛，至于是否可作為家用車動力電源使用，還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。

飛輪電池目前僅作為輔助電池使用

飛輪電池是上世紀(jì)90年代提出的一種新概念電池，也屬于物理電池的一種。簡單來說就是利用類似飛輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生能量的原理來實現(xiàn)自身充放電的。在2010年10月美國勒芒系列賽最后一輪中，保時捷911 GT3混合動力賽車就首次正式使用飛輪電池技術(shù)，而其便是鼎鼎大名的保時捷918 Spyder的前身。不過這兩款車型的飛輪電池均僅作輔助能源使用，其功能類似于我們常見的制動能量回收系統(tǒng)。即便如此，我們依然有理由相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及價格進(jìn)一步降低，飛輪電池的應(yīng)用前景將十分廣闊。
由于金屬鋰的質(zhì)量輕、電壓高（指與適當(dāng)正極配對的特征，譯者注）且電化學(xué)當(dāng)量和導(dǎo)電性高，所以將其作為電池的負(fù)極活性物質(zhì)頗具吸引力。由于上述優(yōu)越的特性，在20世紀(jì)最后30年期間，在對高性能原電池和蓄電池研制中，采用鋰的體系曾獨占鰲頭。
    高比能量電池體系的研制工作始于20世紀(jì)60年代，并都集中在采用鋰作為負(fù)極的非水電池體系方面。20世紀(jì)70年代初期，鋰電池首先有針對性地用于軍事用途。但是，當(dāng)適當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和配方及相應(yīng)的安全問題都得到進(jìn)一步解決之前，它們的應(yīng)用還是受到了限制。最近，已經(jīng)有了采用不同化學(xué)配方、具有不同尺寸和外形設(shè)計的鋰原電池和電池組，其尺寸范圍從不到5mA．h至10000A．h；外形尺寸范圍應(yīng)用存儲器和便攜式設(shè)備電源的小型扣式電池和圓柱形電池．到用于導(dǎo)彈發(fā)射井備用和應(yīng)急電源的大型方形電池。
    由于鋰電池具有優(yōu)良性能和特點，其應(yīng)用范圍越來越大，其中包括照相機(jī)、存儲器備用電源、安全器具、計算器、手表等。然而，由于其初始成本較高和人們對安全的擔(dān)憂，以及隨著其他競爭體系的技術(shù)進(jìn)步，其中特別是堿性二氧化錳電池的價格趨于合理，致使鋰電池并沒有達(dá)到原先預(yù)期的市場占有率。2009年世界范圍內(nèi)鋰電池的銷售額估算達(dá)到了l3億美元!。

■ 衡量電池性能的重要因素：能量密度

不過，電池帶電量越大，也意味著整車重量越大。這就是為什么Model X 100D的重量達(dá)到了2459公斤的原因，而整車重量過大又會導(dǎo)致續(xù)航里程降低，后面會給大家介紹重量對續(xù)航里程的影響。

所以，能量密度是用來衡量電池性能好壞的一個重要參數(shù)。也就是單位重量下的電池帶電量，通常單位是瓦時/千克，也就是每千克電池的帶電量。能量密度越大就意味著電池能攜帶更多的電能而且重量更輕。所以在選購電動車時，能量密度是目前最重要的、衡量電池性能的指標(biāo)。

以研發(fā)標(biāo)定階段而言，目前國內(nèi)技術(shù)相對領(lǐng)先的試制階段車型，能量密度已經(jīng)可達(dá)180瓦時/千克到200瓦時/千克，更有廠商已經(jīng)把目標(biāo)定為量產(chǎn)后實現(xiàn)220瓦時/千克的能量密度。

■ 不可忽視的因素：電池材質(zhì)

三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池在能量密度上有著先天的優(yōu)勢。但磷酸鐵鋰電池又有著先天的安全優(yōu)勢，在發(fā)生強(qiáng)烈碰撞情況下不會爆炸。

由于國家早期對新能源行業(yè)的補(bǔ)貼主要集中在客車，而客車由于載人數(shù)量多，本身體積和重量大，所以對能量密度沒有太高要求，但對安全性有著絕對高的要求，這就是比亞迪一直選擇磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線的原因。

但當(dāng)近幾年純電動乘用車爆發(fā)性增長之后，三元鋰電池能量密度的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，所以才有了寧德時代的崛起。當(dāng)比亞迪意識到這一點時，才開始重新規(guī)劃三元鋰電池的技術(shù)路線。

目前比亞迪旗下的高端主力純電動車產(chǎn)品騰勢500使用的就是磷酸鐵鋰電池，并且有望在之后的新款產(chǎn)品中換成三元鋰電池，這就意味著騰勢500的能量密度會進(jìn)一步提高，續(xù)航里程會在現(xiàn)有基礎(chǔ)上又有更明顯的提升，值得期待。