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新能源车都在用哪些电池?哪个更靠谱?

发布:admin06-11分类: 新能源

  说起国内近些年来流行的新能源车,网友们随口都能说出几款。但要问到这些车究竟采用了哪种动力电池,恐怕大家都有点懵。说白了,除了4S店的销售顾问和宣传彩页,我们对新能源车动力电池技术的认知仅仅停留在续航里程、充电速度和使用寿命上。

  为了让大家在选购新能源车时心中有数,我们做了一期的特别企划:新能源车之动力电池篇,力争用40个问题的篇幅为大家剖析目前主流的动力电池技术,今天主要和大家讨论一下新能源汽车都在用哪些电池?哪个更靠谱?

  小白级:内容浅显,但保证绝大多数人不知道,读完即可成为朋友圈中最懂新能源车的“砖家”。

  大师级:深入浅出,用最简练、幽默的语言剖析产品特性和优缺点,看完即可达到当红车评人水平。

  在这里,小编建议大家看完第一部分后不妨挑战一下第二部分,说不定就会有意外的收获呢~瓜子饮料零食准备好了吗?Part1来了!

  曾经我是一个奥迪双钻四驱车死忠,在5号充电电池和配套充电器要花费一个月零用钱的时代里,一节更比六节强的南孚一直是我的首选。虽然那时候的我少不更事,但隐隐得感觉那个能锁住更多电量的聚能环一定是十分了不起的发明。

  事实证明我想多了,所谓聚能环实际上就是一个普普通通的塑料环,对于电池本身的容量不会有任何提升,塞在负极和外壳之间的它起到的主要作用是将正负极和外壳隔开,防止短路造成的电量损耗。

  只不过为了广告效果,南孚把它做成了十分扎眼的红色,并起了一个非常高大上的名字——聚能环。那么为什么南孚一定要用这么一个“神奇”的塑料环锁住电量呢?不锁不行吗?

  在这里,我们先导入一个概念——一次电池。一次电池,是指耗尽电量后不能重复充电使用的电池,又称干电池,常见的5号、7号一次性电池就属于这个类别。

  无法充电,就意味着一次电池的使用成本很高,淘汰速度很快,污染极大。无论对为它掏钱买单的你,还是岌岌可危的环境,都不是一件好事。

  于是乎,可以重复充电的二次电池进入了我们的视线。它有一个显而易见的缺点:贵。相对于2块钱一节的南孚,2000mAh的三洋Eneloop单节售价在30元左右,两者售价差了近9听可口可乐的钱,可谓四驱车界的终极氪金选手。

  从购买成本来看,二次电池的成本要远远大于一次电池;可它的优点也非常明显,可以重复充电使用

  从这里延伸出去,把电池的购买成本折合到使用寿命中上,也就是从整个使用周期的角度谈论使用成本,这种计算方式我们将其称为相对使用成本,即从购买成本和整体使用寿命的比值的角度来衡量电池是否物有所值,这也是行业内比较通用的说法。

  举个例子:一节南孚5号电池,售价2元,放在四驱车上跑20分钟就没电了,相对使用成本就是0.1元/分钟;而一节最普通的三洋Eneloop 5号充电电池,售价32.5元,循环寿命约为2100次,充电一次可以让四驱车跑25分钟,相对使用成本便大幅下降到0.0006元/分钟,相对使用成本骤降170多倍。

  如果是你,你会选择哪种?对于我来说,毫无疑问会选择售价更高,但相对使用成本更低一些的后者。

  在成熟的工业体系中,各大车企同样都是尽可能趋利避害的,所以,新能源车中广泛采用的电池,无一例外都是可以重复使用,且成本足够低的二次电池。毕竟新能源车不是小时候玩的四驱车,可以随时换电池。

  当然,也有一些脑洞大开的企业准备或正在效仿四驱车中的换电模式,并已经有了一些初步的尝试,这一部分我们留在特别企划的第20和第21篇文章中向大家介绍,在这里就不赘言了。

  知道了二次电池,你就可以打开自己的引擎盖和别人说道说道了,赶紧看看你身边还有哪些常见的二次电池吧!

  初步认识了二次电池只是万里长征的第一步,你总不能随身揣着一节“超霸GP”跟朋友吹牛吧。要想更深入的了解二次电池,咱们必须深入电池的内部来解析。所以接下来的内容基本都是藏在电池内部的或很抽象的东西,也是写给“钢铁直男们”的一份《少数派报告》。擦亮眼睛,我们发车啦!

  电动车整车研发工程师绞尽脑汁追求的,简单说就是:如何花最少的钱,既可以让车跑得远,加速快,电池组放在车里还不占空间,碰撞时不起火,最好电池组的寿命能和整车的寿命大体一致,这样还能省下开个6-7年后换电池组的钱。对于动力电池来说这样的要求更具挑战性——完美符合上述条件的电池就没几种,何况还得考虑成本,施展的空间着实不多。

  于是,动力电池工程师们从品类繁多的二次电池中,挑选出了几种比较适宜大规模量产应用的电池。目前可以实现量产并大规模列装的动力电池主要有三种技术路线、 以丰田Mirai、本田Clarity以首的氢燃料电池阵营

  那么,你肯定会问了:氢燃料电池、锂离子电池和镍氢电池是怎么击败对手脱颖而出的呢?原因就总结起来一句话:确认过眼神,我遇上对的人。

  一、 铅酸电池(VLRA):车载蓄电池,但能量密度太低导致续航里程太低,不适宜作动力电池,pass!

  铅酸电池常见于为车载12V电网和各类用电器供电的蓄电池。它的优点在于售价便宜,一块好一点儿的瓦尔塔不过三五百块;低温储电和放电能力强,冰天雪地里拖得动起动机,东北小伙伴必备; 安全性能好,最严重不过里面的硫酸溶液泄露腐蚀金属,起码不易导致火灾。

  缺点不多,但特别致命:能量密度低,续航里程过短。你会为一辆续航里程不到100公里的新能源车买单吗?想必不会,90年代的美国人同样如此,这也直接导致了搭载铅酸蓄电池的通用EV1的失败。

  通用EV1,在新能源车发展历史上具有里程碑意义,可惜最大续航里程不过可怜的144公里。在实际的道路行驶时,如果遭遇寒冬,还将大幅跳水至96-112公里左右,加之过长的充电时间给它的使用了带来极大的不便。

  二、 镍铬电池(Ni-Cd):存在记忆效应,不适宜作动力电池!PASS!

  排除了能量密度低的铅酸电池,工程师们紧接着排除了镍铬电池Ni-Cd。原因很简单,Ni-Cd电池存在严重影响电池寿命和容量的“记忆效应“。

  什么是记忆效应呢?举个例子,当你在镍镉电池还剩30%电量的时候拿去充电,它会错误的以为自己只能储存70%的电,剩余的30%容量就被白白浪费了。所以,在使用Ni-Cd电池时,需要完全放电和完全充电,才能避免记忆效应。

  如果将这种电池作为新能源车的动力电池,那么你的生活将陷入”出门-跑没电-叫救援-充电-出门-跑没电-叫救援“的恶性循环,显然不符合逻辑。工程师内心OS:要不起,过!

  当铅酸电池和Ni-Cd镍镉电池躲在角落哭泣的时候,突围成功的孩子们则在暗自庆幸:自己终于能为人类的未来出一把力。它们分别为:镍氢电池Ni-MH

  一、 磷酸铁锂电池LFP :优势在于稳定安全成本低;缺点在能量总值低、续航短

  作为比亚迪过去7-8年来的主打动力电池,磷酸铁锂电池LFP能量密度很低,3.4V的最大电压也限制了它的能量表现(注:电池蕴含的能量(Energy)等于电池容量(单位Ah)乘以电压(单位V),LFP电池单体的容量本身就比三元锂电池低一些,电压还要再低一些,乘出来的数值自然比较小),但由于化学性能异常稳定,循环寿命长(多达4000多次),量产成本低,在新能源车曾有较为广泛的应用,如比亚迪初代秦和唐EV、比亚迪E6、腾势300/500、东风风神E30、雪佛兰Volt等。

  二、 钴酸锂电池LCO:性能一般易过热,但制造标准国际公认,且良品率、单体一致性极高,适宜量产,特斯拉早期最爱

  作为锂离子动力电池的鼻祖,其最先被特斯拉装在旗下首款量产车型——Roadster上,随后问世的Model S也理所应当的继承了这一设定,钴酸锂电池LCO中的明星单品就是特斯拉早期产品中采用的松下钴酸锂18650型电池。

  仔细观察,你会发现钴酸锂电池LCO在能量密度、比功率、使用寿命方面的表现并不突出,属于各方面表现都中不溜的水平,且在成本和安全性上基本没有优势,但特斯拉的青睐不是没有道理的:钴酸锂18650电池单体一致性和良品率比较高,也是国际公认的制造标准,非常利于大批量生产。

  要想知道什么叫挑战与机遇并存,来看看镍酸锂电池LNO就知道了。其理论质量能量密度为274mAh/g,实际量产产品约为190~210mAh/g,远超钴酸锂电池LCO的量产140和磷酸铁锂电池LFE的170,且2.5V-4.2V的工作电压并不低,用来驱动电机非常强力。

  四、 锰酸锂电池LMO:成本最低,耐低温性能好,但能量密度低,循环性能差、高温易分解

  从成本方面来看,锰酸锂电池LMO是最理想的选择。由于锰在自然界的广泛存在,其成本优势相当明显,体现在售价上就是便宜,其也是今天出场的所有锂离子电池中最便宜的一个!此外,锰酸锂电池LMO耐低温性能较好,寒冷的地区也可以使用,倍率下放电能力强,大规模生产制备比较容易。

  五、 镍钴锰酸锂电池NCM/镍钴铝酸锂电池NCA:能量密度和比功率完胜,循环寿命不差,但安全性略差,成本高

  这类电池的优势在于能量密度较大,比功率理想且可控,2000次左右的循环寿命在一天一充的情况下可用约6年,基本满足整车寿命周期的需求。不过相对于化学性能极其稳定的磷酸铁锂电池LFP,三元锂电池在充电过热时容易产生氧气,导致电池鼓包现象,这也是目前NCM和NCA需要解决的问题。

  在这里需要辨析一个问题,那就是三元锂电池的成本高,是指单位质量的成本很高(rmb/kg),也就是购买的成本很高;但是考虑到单位质量的三元锂电池在能量密度上的优势,折算成单位能量密度成本rmb/Wh的话,三元锂电池较前面提到的五种锂离子电池还是有不小的优势的,起码不差。

  至此,6种锂离子电池的优缺点便介绍完了,内容不少,一次性记住不太现实。不过没关系,小编特意做了一张图表,大家可以保存在手机里,选购电动车时掏出来一看,你就是周围100米内最厉害的汽车达人!

  简单总结一下,锂离子电池的应用就是一个相互博弈的过程——每种锂离子电池都有它的优势和不足。大家选购新能源车,肯定希望它跑得又快又远还足够便宜,所以,能量密度和比功率均完胜对手的三元锂电池脱颖而出,成为目前市场中的主流。

  氢燃料电池,咱们也一并了解一下!一、 镍氢电池Ni-MH:比功率极大,但不宜满充满放,适宜HEV车型使用

  镍氢电池Ni-MH虽然在能量密度上远远落后于主流的三元锂电池,但在比功率上(一只单体的充放电功率能力或者说单位质量或者单位体积电芯的充放电功率能力)却完胜一众对手,属于高功率型动力电池,正好对应了混合动力HEV车型需要电池组提供动力时对瞬时功率和瞬时电流要求较高的需求。

  此外,丰田系HEV采用镍氢蓄电池Ni-MH的另一个原因在于其充电特性适宜浅充浅放,利用BMS系统将电池的利用区间限定在30%~80%之间,有效的保证了循环寿命。所以,如果你见到一辆几十万公里没有换过动力电池的的普锐斯或CT200h千万不要惊讶,它可能还可以在路上驰骋几年呢。对了,不同于磷酸铁锂电池LFP或镍酸锂电池LNO等含有重金属的锂离子电池,镍氢电池Ni-HM对于环境的污染要小很多,符合普锐斯“环保“的调性,bingo!

  二、 氢燃料电池:续命速度快、续航里程可媲美燃油车、零污染,但量产车型太少,现阶段售价也较高

  氢燃料电池是一个比较“可怕”的存在,可怕的地方它的优点实在是太多了,多到让人感到不可思议: “续命速度“快,一次“续命”即可行驶600-800多公里,排气管里只会流出水的它几乎可以做到绝对零污染。此外,氢气非常容易获取,制备成本很低。

  不过,氢燃料电池也有它的致命伤:成本高、寿命短,无论是运输、储存还是加注、燃烧、碰撞,氢气都是一种非常危险的气体,安全性不高。

  此外,考虑到目前能实现量产氢燃料电池车的车企不多,不过丰田Mirai、本田Clarity、现代NEXO三款,所以氢燃料电池车的售价目前还是偏贵,最便宜的丰田Miari也要近30万人民币,而现代NEXO的售价更是直逼现款奔驰S级,可见这项足以媲美传统燃油车的技术离我们的生活还有很长的一段距离。

  能看到这里的都是真爱啊,小编泪目ing~今天的文章,我们大致了解了一下新能源车中采用的电池的分类以及它们各自的优缺点。

  简单来说,三元锂电池凭借着出色的综合性能和成本控制赢得了绝大多数纯电动车的青睐,而氢燃料电池和高压镍氢电池也在它们擅长的混合动力领域做得风生水起;比亚迪早期车型常见的磷酸铁锂电池虽然凭借着出色的安全性和低成本一度称霸武林,但面对性能更优异的后辈,只好退居二线。不可重复充电使用的一次电池显然不符合新能源车的逻辑,不过还是可以在遥控器和电动玩具上发热发光的。

  不得不感叹,汽车厂商“拼实力、秀肌肉”往往不在明面上,而是隐藏在配置表之下的。未来,我们也将继续为大家揭秘新能源车隐藏在配置下的“秘密”,还请大家继续关注喔!对了,如果你读到这里只记住了那张色彩斑斓的五边形图,那我也算心满意足了,下次踢FIFA或打NBA2K18的时候,请顺手选一下连线区域面积最大的那位球员吧~!

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