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特斯拉、比亚迪、北汽新能源与动力电池的那些事儿

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-03-10  来源:ICCSINO
 近年以来,越来越多的电动汽车走进我们的视野。无论是何种类型的电动汽车,都离不开动力电池这一核心。目前市面上常见的动力电池主要包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂等几大门类,而一般消费者较难从中看出门道,本文便通过特斯拉、比亚迪、北汽新能源与动力电池的那些事儿,为大家科普三类动力电池的优缺点。
特斯拉与钴酸锂电池
优点:生产技术成熟,比能量高
不足:高温状态下的稳定性略差
作为纯电动车领域的全球领导者,诞生自美国硅谷的特斯拉汽车凭借犀利的外形、3.2秒的百公里加速时间、以及超过400公里的续航能力,让大家对于电动车的看法有了颠覆性的改观,并且迅速成为挑战传统燃油车的一大代表车型。除了强悍的电动机以及出色的电源管理技术之外,特斯拉能够一炮而红的原因与其采用的钴酸锂电池不无关系。
相比于其它电池类型,以松下18650电池为代表的钴酸锂电池的优点是技术颇为成熟,比能量高(参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小),此外,这类电池放电电流大,充电速度高,非常适合特斯拉这样以高性能为取向的电动车。
 
为了尽可能提高电池的能量密度,特斯拉将这些单颗3100mAh容量的18650锂电池,整齐排列组合形成一个个小的“电池盒”单元,再将这些单元进一步拼接构成一整块的动力电池组。最终总计8142颗18650电池组合成的电池组拥有超过85kWh的总容量,从而保证了特斯拉MODEL S超过400公里的续航能力。
特斯拉这种高密度的电池组合方式虽然带来了可观的电池总容量,但是钴酸锂电池热稳定性差,再加上将集成电池板平铺于车辆的底盘位置,这样就对电池的散热与安全性提出了更高的要求,为此特斯拉不得不设计出复杂的电池保护程序以及独特的液冷散热系统来保证这套电池组的正常运作。这不仅加大了车身质量,对车辆的续航里程有一定影响,还在无形中推升了车辆的制造成本。
比亚迪与磷酸铁锂电池
优点:热稳定性佳、成本较低
缺点:能量密度低、低温损耗大
提到磷酸铁锂电池,我们必须说目前国内最具规模的新能源车企——比亚迪。它靠手机锂电池起家,现已成为涵盖电池制造、传统与新能源汽车生产制造的综合大型企业。磷酸铁锂电池就是其最核心的产品,并且装备于比亚迪旗下的绝大多数车型上。
 
磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池,放电效率较高,价格相比其他锂电池也更有优势。此前,搭载比亚迪“铁电池”的E6电动车成功为比亚迪打开了国内电动车市场,其投入深圳出租车市场运营的比亚迪E6同样大获成功。
作为全球最先实现磷酸铁锂电池产业化的车企之一,比亚迪所采用的这类磷酸铁锂电池相比早期的锰酸锂电池,虽然在能量密度上并未有太大差别,但其热稳定性是目前动力锂电池中最好的,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或爆炸,而相比上面所说的松下钴酸锂电池(180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态),磷酸铁锂电池的安全性显然更高。
 
除了安全性更高之外,磷酸铁锂电池的使用寿命也有一定优势。从深圳出租市场投入运营的比亚迪E6使用效果上看,这些自2010年开始运营的850台E6电动出租车累计总行驶里程已经突破3亿公里,其中单车最高行驶里程超67万公里,至今这些车辆运行良好,这也说明了磷酸铁锂电池的可靠性。这样成绩也让比亚迪E6成为我国电动出租车市场保有量最大的车型。
不过除了热稳定性这一突出的优势之外,磷酸铁锂电池的能量密度较三元锂电池以及钴酸锂电池仍有不小的差距,同样的电池容量,磷酸铁锂电池的重量更重、体积也更大,这也导致采用该电池类型的车辆续航里程表现一般。当然,磷酸铁锂电池最大的痛点在于低温下的充电问题,当温度低于-5℃时,充电效率较低,不适合北方新能源汽车车主在冬天的充电需求,这也成为比亚迪目前最新的混动车型唐100、秦100暂时改用三元锂电池的重要原因。
北汽新能源与三元锂电池
优点:能量密度高、循环寿命长
不足:高温下稳定性不足
除了上述提到的钴酸锂电池、磷酸铁锂电池之外,还有一种综合表现更为平均的电池,那就是三元锂电池。这类电池的正极材料中,除了锂之外,还有镍钴锰或镍钴铝三种金属。
 
三元锂电池作为近两年涌现出的一种新产品其特点在于其优点在于它具有能量密度高、循环寿命长、利于整车轻量化等优点对于提升车辆续航里程有很大帮助。此外更重要的原因则是随着产能的提升,三元锂电池的价格也进一步降低,正因为这些原因导致国内车企乘用车纷纷转向使用三元锂电池,例如北汽新能源的EV200和ES210两款电动车就放弃了磷酸铁锂路线,换用了三元锂电池。
至于三元锂电池的缺点方面,那就是三元材料的脱氧温度是200℃,放热能量超过800J/g,并且无法通过针剌实验。这就表明 了三元电池在内部短路、电池外壳损坏的情况下,很容易引发燃烧、爆炸等安全事故。正是出于安全性的原因导致国家曾暂停过在商用车型上配备三元锂电池。不过后来随着技术的进步,尤其是在应用了陶瓷隔膜之后三元锂电池的安全问题已得到改善和解决。就目前市场情况来看,由于三元锂电池综合优势还是比较明显的,汽车厂商对于三元锂电池的关注度也在持续增加。
 
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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