電池的各種分類(lèi)

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(lèi)，其中在電動(dòng)汽車(chē)中，應(yīng)用最廣泛的是化學(xué)電池，本期主要講解化學(xué)電池。

化學(xué)電池定義：化學(xué)電池是指能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。主要部分包括電解質(zhì)溶液以及浸入溶液的正負(fù)兩個(gè)電極。使用時(shí)，將導(dǎo)線聯(lián)接兩個(gè)電極，即有電流通過(guò)(放電)，因而獲得電能。

分類(lèi)：化學(xué)電池是目前電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的電池，如果從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，可分成蓄電池及燃料電池兩大類(lèi)別。目前市面上的車(chē)型大都采用蓄電池對(duì)車(chē)輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如蔚來(lái)ES8、特斯拉MODEL 3等等。

蓄電池

現(xiàn)狀：在技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，車(chē)企曾經(jīng)采用了不同種類(lèi)的蓄電池，但出于對(duì)成本，技術(shù)的考慮。目前絕大多數(shù)蓄電池已經(jīng)被市場(chǎng)所淘汰，如鉛酸蓄電池、錳酸鋰電池等等。現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的蓄電池主要以鋰離子電池為主，少數(shù)車(chē)企用的是鎳氫電池，比如豐田。

鋰離子電池

鋰電池的發(fā)展史并不算長(zhǎng)，但40多年前誕生之初，就憑借其能量密度高，循環(huán)使用壽命次數(shù)的優(yōu)勢(shì)成為了成為了目前電動(dòng)車(chē)上最常用的電池種類(lèi)之一。如今，在售電動(dòng)汽車(chē)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(diǎn)上存在顯著差異，先說(shuō)說(shuō)磷酸鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池

目前采用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型較少，其中比較典型的就是比亞迪和戴姆勒集團(tuán)共同成立的電動(dòng)車(chē)騰勢(shì)。其熱穩(wěn)定性是目前車(chē)用鋰電池中最好的，只有處于 500-600℃高溫時(shí)，其內(nèi)部化學(xué)成分才開(kāi)始分解，而且由于磷酸鐵鋰的數(shù)量相對(duì)于鋰電池較少，像騰勢(shì)采用了144節(jié)磷酸鐵鋰電池，比起鋰電池來(lái)說(shuō)，電池的數(shù)量上少了很多，對(duì)它的BMS電池管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)要小一些。但由于磷酸鐵鋰電池的電池能量密度為100-110Wh/kg，相比于三元鋰電池，它的電池能量密度要差一些，導(dǎo)致同樣重量的電池下，續(xù)航里程比三元鋰電池要差了不少，所以市面上的大多數(shù)車(chē)企并都沒(méi)有采用。

三元鋰電池

與磷酸鐵鋰電池相比，目前大多數(shù)車(chē)企都使用了三元鋰電池，主要是因?yàn)槿囯姵氐哪芰棵芏容^高，為200Wh/kg,也就是說(shuō)在同樣質(zhì)量的情況下，三元鋰電池的續(xù)航里程要比采用磷酸鐵鋰電池的車(chē)型更長(zhǎng)。但三元鋰電池的缺點(diǎn)就是穩(wěn)定性較差，當(dāng)自身溫度為250-350℃時(shí)，內(nèi)部成分就開(kāi)始分解，而且同樣電池能量的條件下，三元鋰電池的單體數(shù)量要遠(yuǎn)大于磷酸鐵鋰電池，這也對(duì)它的BMS電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求。

鎳氫電池

采用鎳氫電池的車(chē)型往往為混合動(dòng)力汽車(chē)，其中典型的代表式豐田凱美瑞。鎳氫電池的一大優(yōu)勢(shì)就是穩(wěn)定性比三元鋰電池更高，但其能量密度與大約為70-100Wh/kg，電池單體電壓通常為1.2V，約為鋰電池的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很多。

而且鎳氫電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，過(guò)度的充電或者放電，都可能加劇電池的容量損耗。因此對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會(huì)主動(dòng)避免過(guò)度充放電。

燃料電池

燃料電池被認(rèn)為是未來(lái)理想的清潔能源之一。它是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。將燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，通過(guò)一系化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛使用。而且，因?yàn)槿剂想姵赜萌剂虾脱鯕庾鳛樵?同時(shí)沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)部件，故沒(méi)有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。由此可見(jiàn)，從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看，燃料電池具有較大的發(fā)展前景。

不過(guò)就當(dāng)今市場(chǎng)而言，燃料電池汽車(chē)很多技術(shù)還亟待解決。目前，燃料電池汽車(chē)主要集中在商用車(chē)領(lǐng)域，主要是因?yàn)樗娜剂想姵卦诤突瘜W(xué)電池同樣能量下，體積要大出幾倍，即使像豐田這樣，燃料電池技術(shù)走在行業(yè)尖端的車(chē)企，量產(chǎn)出的乘用車(chē)Mirai的功率也僅為115千瓦，國(guó)內(nèi)的燃料電池堆如果做到115千瓦，體積將會(huì)非常大，乘用車(chē)的空間容納不下。所以從我國(guó)目前的燃料電池技術(shù)來(lái)講，還是主要應(yīng)用于商用車(chē)。

總結(jié)：在政策的扶持和大力推動(dòng)下，近幾年我國(guó)新能源行業(yè)發(fā)展迅猛。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)新能源汽車(chē)的從2011年的不到一萬(wàn)輛增長(zhǎng)到了2018年的125萬(wàn)輛。目前，大多數(shù)車(chē)企紛紛向“新能源化”轉(zhuǎn)型，并盡力為消費(fèi)者打造優(yōu)于燃油車(chē)的新能源產(chǎn)品。作為新能源汽車(chē)最重要的零部件，動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求也在疾速擴(kuò)張。而現(xiàn)在，隨著電池能量密度的提升，續(xù)航里程的大大增加，也減少了用戶使用電動(dòng)車(chē)的里程焦慮問(wèn)題。充電、換電、移動(dòng)補(bǔ)給等解決里程焦慮的模式也在嘗試中，隨著各方技術(shù)的提升，也逐漸加速新能源汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)。