從電池性能分析新能源汽車的發(fā)展前景

    電池是電動汽車的心臟，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(shù)以及事物。其實，電動車的歷史遠(yuǎn)比想象的早，甚至早于燃油汽車。美國人托馬斯˙達(dá)文波特于1834年制造出第一輛直流電機驅(qū)動的電動車;1838年蘇格蘭人羅伯特˙戴維森發(fā)明了電驅(qū)動的火車;時至今日依然使用的有軌電車是1840年在英國出現(xiàn)的專利。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?特魯夫，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。

    鋰電池的分類及優(yōu)缺點

    這一問題直到鋰電池的出現(xiàn)且經(jīng)20年大力發(fā)展才得以逐步改善解決。

    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(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)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(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。

    雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達(dá)到3860瓦/公斤。但是由于其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電，所以無法作為反復(fù)使用的動力電池。而鋰離子電池由于具有反復(fù)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(dǎo)致業(yè)內(nèi)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)。

    以上各類電池都有優(yōu)缺點，大致歸納為：

    磷酸鐵鋰：

    優(yōu)點：壽命長、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素?zé)o害、成本低。

    缺點：能量密度低、振實密度低(體積密度)。

    三元鋰：

    優(yōu)點：能量密度高、振實密度高。

    缺點：安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極容易燃燒)。

    錳酸鋰：

    優(yōu)點：振實密度高、成本低。

    缺點：耐高溫性差，錳酸鋰長時間使用后溫度急劇升高，電池壽命衰減嚴(yán)重(比如日產(chǎn)電動車LEAF)。

    鈷酸鋰：

    通常用于3C產(chǎn)品，安全性極差，不適合做動力電池。

    理論上，我們需要的電池應(yīng)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(yuǎn)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。

    磷酸鐵鋰電池的優(yōu)越性

    這里就需要回溯前兩篇的論述，我們分析了未來的電動汽車應(yīng)該以小里程、快充電的電動汽車為主。而目前家用車需要長續(xù)航的雙模混合動力，以及公交市場的大續(xù)航純電汽車。那么這樣的車需要什么樣的電池?

    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(yù)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(zhì)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。再比如特斯拉近一年的連續(xù)著火事件，雖然得利于特斯拉的安全設(shè)計并沒有出現(xiàn)人員傷亡。但同時也要看到，這幾次事件都是非常輕微的碰撞事故，碰撞本身對車和人并無傷害，而電池卻著火了，那么如果是更嚴(yán)重的事故呢?

    二、高倍率放電壽命

    普通汽車使用壽命長達(dá)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。目前世界各車企的電動汽車，只有去年上市的比亞迪“秦”做到了電芯終生質(zhì)保。
電池的壽命也就是循環(huán)壽命，并非簡單的電池參數(shù)給出的數(shù)字。電池的循環(huán)壽命和電池的循環(huán)狀態(tài)是息息相關(guān)的，比如放電倍率、充電倍率、溫度等。通常電池實驗室數(shù)據(jù)得出的循環(huán)壽命，是以0.3C恒定的充放電倍率，在20度恒定最佳溫度下得到的。但是在實際用車過程中，倍率和溫度都是非恒定的。這也就是為什么通常無論是筆記本、手機，還是電瓶車的電池，實際使用中的壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如廠商給出的數(shù)據(jù)的原因。而中小里程純電以及長續(xù)航雙模混合動力車，因為所帶的電池比較少，對其放電的要求就會更高，對壽命的影響就會更大。