鋰電池技術(shù)的真實(shí)面目

　　說(shuō)起電動(dòng)車(chē)，大家都知道它是不通過(guò)燃燒汽油來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。但是你們知道這些電動(dòng)車(chē)是靠什么樣的電池來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)？這些電池有什么優(yōu)缺點(diǎn)？目前而言，電動(dòng)汽車(chē)電池主要包括鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、鋰電池、鈉硫電池、鎳鎘電池等多種傳統(tǒng)電池，當(dāng)然還有代表未來(lái)科技的燃料電池以及新型的液態(tài)電池等，它們因性能的不同導(dǎo)致優(yōu)缺點(diǎn)差異頗大。現(xiàn)在我們將通過(guò)這篇文章來(lái)介紹電動(dòng)車(chē)電池的真實(shí)面目。

　　1、磷酸鐵鋰電池

　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰也是鋰離子電池當(dāng)中的一種。相對(duì)鉛酸電池，磷酸鐵鋰電池充放電效率要高一些。

　　它的主要優(yōu)點(diǎn)是安全性能高、使用壽命長(zhǎng)、高溫性能好、大容量、無(wú)記憶效應(yīng)、重量輕、環(huán)保。一般的鉛酸電池電池使用年限為1到1.5年，而磷酸鐵鋰電池理論壽命將達(dá)到7-8年。它還可以隨充隨用，不需要放完電在充電。最大的優(yōu)勢(shì)是它不含有任何重金屬，完全無(wú)毒。

　　它的缺點(diǎn)是能量密度較低，材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。不過(guò)它的好處顯然大于它的缺點(diǎn)。

　　它主要應(yīng)用車(chē)型為比亞迪唐、騰勢(shì)電動(dòng)車(chē)、東風(fēng)風(fēng)神E30、江淮和悅iEV4、通用賽歐Springo、長(zhǎng)安逸動(dòng)純電動(dòng)、榮威550Plug-in等。例如：比亞迪秦的純電動(dòng)行駛里程為70km，磷酸鐵鋰電池組容量為13kWh。比亞迪唐的電池容量肯定會(huì)大于13kWh。比亞迪唐的電池采用的是比亞迪擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磷酸鐵鋰電池。騰勢(shì)電動(dòng)車(chē)該車(chē)搭載容量為47.5kWh的磷酸鋰鐵電池，續(xù)航里程為300km。

　　2、鋰電池

　　鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早發(fā)現(xiàn)鋰電池的是偉大發(fā)明家愛(ài)迪生，主要通過(guò)氧化還原反應(yīng)來(lái)充放電。

　　它的主要優(yōu)點(diǎn)是能量比較高、使用壽命長(zhǎng)、額定電壓高、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。它的最大使用的壽命在6年以上，它在使用中不產(chǎn)生任何的有害物質(zhì)，并且不需要消耗水。在能量和重量上也遙遙領(lǐng)先于其他的電池，成為現(xiàn)在主流的電動(dòng)車(chē)電池。

　　它的缺點(diǎn)是安全性差、不能大電流放電、價(jià)格昂貴、生產(chǎn)要求條件高、成本高、使用條件有限制、高低溫使用危險(xiǎn)大。例如采用鋰電池的特斯拉也曾因?yàn)殇囯姵囟^(guò)火。

　　目前使用的主要車(chē)型是特斯拉ModelS、福特福克斯EV、日產(chǎn)聆風(fēng)等。例如：福克斯電動(dòng)版采用的是平板型鋰電池組，這套電池組將能為福克斯電動(dòng)版帶來(lái)大約160km的航程。特斯拉ModelS的電池組包含了近7000個(gè)鋰電池電芯，組成了16個(gè)獨(dú)立電池模塊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

 　　鎳氫電池與高鐵電池詳細(xì)解讀

　　3、鎳氫電池

　　鎳氫電池是正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性蓄電池。鎳氫電池是在1960年發(fā)展起來(lái)的新型綠色電池，它的創(chuàng)始人是自學(xué)成才的斯坦福。

　　它的主要的優(yōu)點(diǎn)是它可以適應(yīng)大電流放電，對(duì)于需要較大功率輸出要求的場(chǎng)合比較適用。它的能量密度較大，增加了續(xù)航的里程。鎳氫電池放出的電比較平穩(wěn)，發(fā)熱量較小。

　　它主要的缺點(diǎn)是具有“記憶效應(yīng)”，即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，而過(guò)度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗。因此對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會(huì)主動(dòng)避免過(guò)度充放電，如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi)，以降低容量衰減速度。

　　目前主要運(yùn)用的車(chē)型是豐田普銳斯、通用EV1。例如：豐田普銳斯所使用的鎳氫電池壽命可達(dá)百萬(wàn)公里，這項(xiàng)成績(jī)已經(jīng)通過(guò)普銳斯出租車(chē)運(yùn)營(yíng)得到了驗(yàn)證。通用EV1是通用的第一輛電動(dòng)汽車(chē)。一次充電最大平均的行駛里程為144km左右，在動(dòng)力上也毫不羸弱。

　　4、高鐵電池

　　目前國(guó)內(nèi)外研究的鐵電池有高鐵和鋰鐵兩種，目前還沒(méi)有廠家宣稱(chēng)其產(chǎn)品可以大規(guī)模實(shí)用化。高鐵電池是以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽，可作為高鐵電池的正極材料來(lái)制作能量密度大、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染的新型化學(xué)電池。

　　它的主要的特點(diǎn)是體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染。放電時(shí)輸出的電壓平穩(wěn)，能儲(chǔ)層大量的電量。電池完全無(wú)污染，不需要回收。尤其是制作它需要的鐵鋁材料，非常豐富。

　　它的主要缺點(diǎn)是鐵電池生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝要求非常高，如果把握不好，電池肯定會(huì)出現(xiàn)很多小問(wèn)題。并且鐵電池的價(jià)格也不菲，如果是120Ah的磷酸鐵鋰電池組，市場(chǎng)價(jià)大約要12萬(wàn)元。

　　它的主要的應(yīng)用車(chē)型：比亞迪e6、比亞迪F3DM。例如：比亞迪e6采用的鐵電池經(jīng)過(guò)高溫、高壓、撞擊等試驗(yàn)測(cè)試，安全性能非常好，短路爆炸機(jī)會(huì)不高。在能量補(bǔ)充方面，e6可使用220V民用電源慢充，快充為3C充電，15分鐘左右可充滿電池80%。它的總行程能達(dá)到300km。而比亞迪F3DM的純電動(dòng)續(xù)航里程達(dá)100公里，多次的實(shí)驗(yàn)表明它搭載的高鐵電池容量高，安全性好。

 　　未來(lái)電池新技術(shù)剖析

　　5、電容電池

　　它通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能，屬于雙層電容的一種。由于其儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的，正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。

　　它的優(yōu)點(diǎn)是其反復(fù)充放電達(dá)數(shù)十萬(wàn)次（傳統(tǒng)化學(xué)電池只有幾百至幾千次），壽命上要比化學(xué)電池高出很多；超級(jí)電容在充放電時(shí)的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿足車(chē)輛更加寬泛的電力需求；工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳，通常室外溫度在-40℃-65℃時(shí)，其都能穩(wěn)定正常工作（傳統(tǒng)電池一般為-20℃～60℃）。

　　它的最大的缺點(diǎn)是能量密度很低。所謂的能量密度就是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中所儲(chǔ)存能量的大小。比如我們經(jīng)常使用的5號(hào)充電電池，如果其毫安時(shí)越大，就代表它的能量密度越高。可以說(shuō)，超級(jí)電容相比鋰離子電池較低的能量密度，限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　目前他的主要的運(yùn)用是在車(chē)輛啟動(dòng)系統(tǒng)、軍事及少量公交車(chē)輛，至于是否可作為家用車(chē)動(dòng)力電源使用，還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。例如：在馬自達(dá)阿特茲上的i-ELOOP（制動(dòng)能量回收系統(tǒng)）上使的儲(chǔ)能裝置就是電容電池。

　　6、燃料電池

　　燃料電池（FuelCell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。

　　它主要的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化效率高，安裝地點(diǎn)靈活，負(fù)荷響應(yīng)快，運(yùn)行質(zhì)量高；具有很強(qiáng)的過(guò)負(fù)載能力等。它的缺點(diǎn)是燃料電池造價(jià)偏高、碳?xì)淙剂蠠o(wú)法直接利用、氫氣儲(chǔ)存技術(shù)受限、氫燃料基礎(chǔ)建設(shè)不足等。

　　主要的應(yīng)用車(chē)型是在日本本田FCV，豐田Mirai。他們的注入燃料的時(shí)間只需要3分鐘，續(xù)航里程上一般能都達(dá)到了700km左右。現(xiàn)在的日本正在大力的扶持燃料電池，前景不錯(cuò)。

　　編輯點(diǎn)評(píng)

　　電動(dòng)車(chē)的電池是電動(dòng)車(chē)發(fā)展的核心部分。從上面文章中我們也看到，電動(dòng)車(chē)電池的種類(lèi)很多，每個(gè)種類(lèi)都有自己的優(yōu)劣勢(shì)。通過(guò)這次的介紹，希望能夠幫助大家對(duì)電動(dòng)車(chē)有更加深刻的理解。現(xiàn)在的電動(dòng)車(chē)電池面臨的最大問(wèn)題就是充電時(shí)間長(zhǎng)和儲(chǔ)存電量少，最近出現(xiàn)的石墨烯鋰電池可能會(huì)突破這些障礙，它的充電時(shí)間和我們加油時(shí)間差不多，相應(yīng)續(xù)航里程也大幅提升。