鉅大LARGE | 點擊量:821次 | 2019年02月27日
鋰電池分類及對新能源汽車的影響
為什么說電池是電動汽車的心臟?這要先從電動汽車的歷史說起。一說起電動新能源車,很容易將其歸納為一個全新的技術以及事物。其實,電動車的歷史遠比想象的早,甚至早于燃油汽車。美國人托馬斯·達文波特于1834年制造出第一輛直流電機驅動的電動車;1838年蘇格蘭人羅伯特·戴維森發(fā)明了電驅動的火車;世界上第一輛電動汽車于1881年誕生,發(fā)明人為法國工程師古斯塔夫,這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。之后就出現(xiàn)了以鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等燃料電池作為電力。
可以看到,雖然電動汽車早于燃油車發(fā)展,并在早期取得了一定的規(guī)模,但在近代,由于燃油汽車的大力發(fā)展,使電動汽車在競爭中受挫。但真正的問題是,過去以鉛酸電池為主的電動車,受制于鉛酸電池的密度、壽命、功率等多方面限制,一直沒有辦法在動力源,也就是電池方面取得突破,以至于使電動汽車發(fā)展陷入停滯。
鋰電池通常分兩大類:
鋰金屬電池:鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。
鋰離子電池:鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。
雖然鋰金屬電池的能量密度高,理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩(wěn)定而且不能充電,所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于具有反復充電的能力,被作為主要的動力電池發(fā)展。但因為其配合不同的元素,組成的正極材料在各方面性能差異很大,導致業(yè)內對正極材料路線的紛爭加大。
通常我們說得最多的動力電池主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池(三元鎳鈷錳)。
理論上,我們需要的電池應該是能量密度高、體積密度高、安全性好、耐高溫低溫、循環(huán)壽命長、無毒無害、可大功率充放電,聚所有優(yōu)點為一體而且低成本。但目前并不存在這樣的電池,那么在不同種類電池的優(yōu)缺點中就需要取舍。而且,不同的電動車對電池的需求點也是不同的,因此只有立足于長遠地對電動汽車作出判斷,才能有利于我們正確地判斷電池路線的選擇。
一、安全
首先安全是汽車必備的前提。汽車不同于手機和電腦,汽車在高速行駛中有可能遇到眾多不可預知因素,比如車禍造成的電池擠壓和撞擊。而任何一個不利的因素,都有可能造車車毀人亡。我們可以看到一些老年代步車使用劣質的鉛酸電池,完全沒有安全保障,電池自燃、受撞擊燃燒的案例比比皆是。
二、高倍率放電壽命
普通汽車使用壽命長達數(shù)十年,一輛電動汽車的電池,10年至少需要3000次的循環(huán)壽命。電池作為比較貴的部件,壽命能否與車等同是非常重要的,既要保證車輛的性能又要保證車主的利益,這樣才能利于市場的推動。
三、溫度適應性
極寒對電池的影響,主要表現(xiàn)在充放電倍率低和電容量減少;極熱對電池的影響,主要表現(xiàn)為壽命減低、高溫安全性以及充放電能力下降。
極寒對于電池的影響相對較輕,因為一般鋰電池都可以在零下20度以下使用,而且在電池的放電過程中本身就會產(chǎn)生熱量,但能耗的增加以及電量的減少不可避免。
極寒對純電車的影響和對雙?;旌蟿恿囉植灰粯印<冸妱榆囈驗闆]有其他動力來源,在極寒情況下要達到合適的溫度,必須依靠電池放電加熱,那么對于能耗以及續(xù)航里程就會有很大影響。
極熱對純電和混動影響都很大,比如電池本身大功率放電溫度就會升高。以普通鋰離子電池為例,20C的放電,電池的溫度可以提升到接近50度。這么高的溫度,不僅對電池的壽命有影響,更重要的是安全隱患。比如特斯拉的三元電池在高溫環(huán)境下會釋放氧氣,而氧氣是易燃物體。
五、成本
要廣泛普及必須要有成本優(yōu)勢,小里程純電或者混動電動車,一方面需要減少車載電池量節(jié)約電芯成本,另一方面需要降低電池包+保護設備的成本。
不同鋰離子電池都有天然優(yōu)點和缺點。但重要的是,如何對未來電動車發(fā)展的重點要素排序,這樣才能選出適合潮流的電池。
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