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新能源汽车电池的类型有哪些?电动汽车动力电池分类介绍

新能源汽车的发展离不开电池的革新,大厂商也在不断地革新着电动汽车的电池质量和电容量的问题。目前市面上主流的新能源汽车动力电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池(镍钴锰酸锂离子电池)等几大门类。

新能源汽车电池分类介绍

1、铅酸电池

成本低、低温性好、性价比高;能量密度低、寿命短、体积大、安全性差。由于能量密度和使用寿命很低,作为动力的电动汽车无法拥有良好的车速和较高的续航里程,一般用于低速车。

2、镍氢电池

成本低、技术成熟、寿命长、耐用;能量密度低、体积大、电压低、有电池记忆效应。由于其超强耐用性,被丰田混动车型普锐斯长期采用。与锂离子电池相比,电池单体电压仅为1.2v,为锂离子电池的1/3,因此需求电压一定的情况下,镍氢电池体积比锂离子电池大不少。虽然性能优于铅酸电池,但是含有重金属,遗弃后对环境造成污染。

3、锂离子电池

是目前最技术最先进的电池之一。这种电池能量密度高,能存的电就多;循环寿命长,能充放电的次数就多,用的年头也长。现在用在电动汽车上的锂离子电池,重要是两种:磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。简单来说,“磷酸铁锂”、“三元锂”都是动力锂电池的正极材料,对电池能量密度有着决定性用途,所以在电池命名规则上,多以正极材料来命名,三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池的由来皆是如此。

4、磷酸铁锂离子电池

磷酸铁锂离子电池热稳定佳、安全、成本低、寿命长;能量密度低、怕低温。热稳定性是动力锂离子电池中最好的。电池温度处于500-600℃时,其内部化学成分才开始分解,并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或者爆炸,因此比松下的钴酸锂离子电池的安全性更高,使用寿命也较长。

但能量密度低,导致电池重量更重,体积也更大,车辆续航里程一般。而其最大的痛点在于低温充电问题,当温度低于-5℃时,充电效率低,不适合北方在冬天充电的需求。

5、三元锂离子电池

三元锂离子电池能量密度高、循环寿命长、不惧低温;高温下稳定不足。能量密度可达最高,但高温性相对较差,关于续航里程有要求的纯电动汽车,其是主流方向,且适合北方天气,低温时电池更加稳定。特斯拉公布的Model3,即采用松下的21700型三元圆柱形电池。

缺点就是三元材料的脱氧温度是200℃,并且无法通过针刺实验,表明三元电池在内部短路、电池外壳损坏的情况下,容易引发燃烧、爆炸等安全事故。

三元锂离子电池到底是哪三元?三元锂离子电池的“三元”指的是包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,在三元锂离子电池中做正极。三者缺一不可,在电池内部发挥巨大的用途。

镍:重要用途是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的重要突破口,但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置(镍氢混排),导致容量下降。

钴:抑制阳离子的混排,用以提升稳定性和延长电池的寿命,此外,也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能),但过高的钴含量会导致实际容量降低。

铝或锰:钴是十分昂贵的稀有金属成本高昂,锰或铝的用途在于降低正极材料成本,同时提升电池的安全性和稳定性。

为了提高三元锂离子电池的容量,就要提高正极中镍的比例。所以镍的比例在不断提高,从早期的NCM111,到近两年的NCM523、NCM611,再到今年纷纷上马的NCM811,电池能量密度越来越大,镍用得也是越来越生猛。

镍用得多,钴和锰的比例必然会减少,电池的寿命和稳定性是不是会受影响?理论上会,但现在三元锂离子电池主角无疑就是“高镍”的三元锂离子电池。这一方面是政策原因,续航里程长、电池能量密度高的电动汽车,能拿到的财政补贴就多;另一方面是各汽车厂商要抢风头,搞电动汽车续航里程竞赛,好像谁家的车续航长,谁家的技术就先进。

磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池,不能简单说哪种好,只能说各擅胜场。磷酸铁锂离子电池胜在寿命长、安全性好、成本低,但能量密度和低温性能稍逊;三元锂离子电池胜在能量密度大,存电多,但安全性和寿命稍逊。

相关于传统的汽车行业来说,电动汽车是以电能为资源动力,把传统的汽车能源所用的动力进行了彻底的改变。传统汽车大多数用的都是化石燃料,但电动汽车重要能源是电能,这也是随着社会的发展进行的重大变革。电动汽车的核心是发展电动汽车的电池,电动电车的电池是现代行业的重要关键打破点。

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