三元鋰電池逐漸成為主流 淺談新能源汽車電池分類

作為新能源汽車的重要組成部分，電池的性能在很大程度上決定了車輛的綜合表現(xiàn)。目前，市面上的新能源車采用的電池種類各不相同，那么它們分別有怎樣的特性呢？究竟哪種電池的綜合表現(xiàn)更佳？下面，我們就對(duì)幾種主流的新能源汽車電池類型做一個(gè)盤點(diǎn)。

22650磷酸鐵鋰電池

顧名思義，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。雖然目前市面上大多數(shù)新能源車型已經(jīng)轉(zhuǎn)而使用三元鋰電池，但是在新能源車發(fā)展的早期階段，不少車輛都采用了磷酸鐵鋰電池作為儲(chǔ)能裝置。尤其是以比亞迪車型為主，在2017年大面積轉(zhuǎn)向三元鋰電池之前，絕大多數(shù)比亞迪車型都搭載了磷酸鐵鋰電池。

那么，為何大量純電動(dòng)車都選擇了磷酸鐵鋰電池呢？這主要有以下幾個(gè)原因。首先，磷酸鐵鋰電池的使用壽命較長(zhǎng)，一般情況下，它的循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次以上。

此外，磷酸鐵鋰電池在熱穩(wěn)定性方面也有著一定的優(yōu)勢(shì)，在所有鋰電池中，磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性最佳。其電熱峰值可達(dá)350-500℃，當(dāng)溫度達(dá)到500℃左右時(shí)，內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解。這樣的特性也使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了保證。

磷酸鐵鋰電池得到廣泛推廣的原因還在于其較低的成本，眾所周知，電池成本在一輛純電動(dòng)汽車的總成本中占比極大，降低電池成本是提升車輛性價(jià)比最有效的方式之一。對(duì)于磷酸鐵鋰電池來(lái)說(shuō)，其不含鈷等貴重元素，原料為資源含量豐富的磷、鐵，所以成本相對(duì)容易控制。

磷酸鐵鋰能量密度不占優(yōu)勢(shì)

雖然磷酸鐵鋰電池有著上述優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)它也存在一些缺點(diǎn)，使得近兩年車企紛紛拋棄磷酸鐵鋰電池轉(zhuǎn)而使用三元鋰電池。其中最主要的一項(xiàng)就在于，此類電池的能量密度較低，相同續(xù)航里程下，采用磷酸鐵鋰電池的車輛自重更高，而過(guò)高的自重對(duì)于能耗的控制顯然是不利的。另外，我國(guó)的新能源政策也在逐年提高對(duì)于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸鐵鋰電池的能量密度很難得到提高，這也是其被棄用的原因之一。

下面咱們來(lái)說(shuō)說(shuō)最近主流的一類電池——三元鋰電池。

三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的綜合表現(xiàn)更為平均，能量密度較高，體積比能量也更高，并且隨著電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，三元鋰電池的價(jià)格也來(lái)到了一個(gè)廠家能夠接受的范圍。

三元鋰電池綜合表現(xiàn)均衡

三元鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)在于電池能量密度高，其儲(chǔ)能密度通常在200Wh/kg以上，相對(duì)于磷酸鐵鋰的90-120Wh/kg來(lái)說(shuō)，這樣的表現(xiàn)對(duì)于輕量化設(shè)計(jì)更加友好，也更適合現(xiàn)階段新能源乘用車市場(chǎng)對(duì)續(xù)航里程的需求。

三元鋰電池的缺點(diǎn)也同樣突出，其分解溫度在250-350℃左右，此時(shí)內(nèi)部化學(xué)成分開始分解，釋放氧分子，在高溫作用下電解液會(huì)迅速燃燒，增加電池發(fā)生自燃及爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此搭載三元鋰電池的車型對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要做好過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)和過(guò)流保護(hù)等。不過(guò)隨著技術(shù)的進(jìn)步，尤其是在應(yīng)用了陶瓷隔膜之后，三元鋰電池的安全問(wèn)題已得到改善，由于其出色的綜合表現(xiàn)，目前在市場(chǎng)上得到了大量應(yīng)用。

鎳氫電池是大家相對(duì)陌生的一類電池，目前除豐田旗下車型外，幾乎沒(méi)有搭載此類電池的車型。

鎳氫電池也是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。其正極活性物質(zhì)為Ni（OH）2，負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲(chǔ)氫合金。我們經(jīng)常接觸的新能源汽車采用的是低壓鎳氫電池。

鎳氫電池

其實(shí)，早在上世紀(jì)90年代，鎳氫電池就開始進(jìn)入人們的視野，大家最為熟知的豐田普銳斯就是搭載鎳氫電池的代表性車型，而豐田也一直執(zhí)著于使用鎳氫電池，直到今日，大量豐田旗下的新能源車型還在沿用此類電池，如卡羅拉雙擎、凱美瑞雙擎、普銳斯等。

在能量密度方面，其表現(xiàn)與普通鋰電池差距并不大，但由于電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰電池大不少，這也是鎳氫電池的主要劣勢(shì)所在。

不過(guò)，豐田堅(jiān)持使用鎳氫電池也不是完全沒(méi)有道理的。曾經(jīng)有美國(guó)汽車媒體進(jìn)行過(guò)調(diào)查，在進(jìn)行測(cè)試后，他們發(fā)現(xiàn)采用鎳氫電池的第一代普銳斯在經(jīng)過(guò)了10年、33萬(wàn)公里的行駛之后，無(wú)論是在油耗性能還是在動(dòng)力性能方面都與新車保持在同一水平，并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的電池容量衰減以及性能下降的情況，相信如此出色的穩(wěn)定性也是豐田采用鎳氫電池的原因所在。

最后咱們來(lái)說(shuō)說(shuō)被視為未來(lái)發(fā)展方向之一的氫燃料電池。

氫燃料電池

氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極，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。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”。也就是說(shuō)，氫燃料電池與其他純電動(dòng)車不同的是，其無(wú)需充電，只需加氫，使用習(xí)慣上類似于普通燃油車，非常方便。

氫燃料電池電動(dòng)車能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)，而其最大的優(yōu)勢(shì)則在于沒(méi)有污染物排放，雖然純電動(dòng)車看似同樣沒(méi)有產(chǎn)生污染排放，但是在發(fā)電環(huán)節(jié)，對(duì)于主要依靠火電的中國(guó)來(lái)說(shuō)，純電動(dòng)汽車的使用只是起到了轉(zhuǎn)移污染的效果。

有朋友會(huì)問(wèn)了，既然氫燃料電池車在環(huán)保方面表現(xiàn)如此出色，為什么市場(chǎng)占有率如此低下呢？問(wèn)題主要出在氫的制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存上。目前除了制造環(huán)節(jié)發(fā)展較為成熟外，其他部分都還有不少問(wèn)題亟待解決。

我國(guó)氫燃料相關(guān)配套設(shè)施尚不完善

首先，制造出氫氣勢(shì)必要用容器進(jìn)行儲(chǔ)存，但是氣態(tài)氫氣需要高壓氣罐儲(chǔ)存，液態(tài)氫氣則需保持低溫，對(duì)容器的要求較高。其次，在運(yùn)輸過(guò)程中，由于氫氣的易燃易爆特性，也需要專門鋪設(shè)新的管道。這也就意味著想要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的普及，需要建立一整套配套設(shè)施，前期投資成本過(guò)高。這也造成了氫燃料電池車推廣力度不大的現(xiàn)狀。

總結(jié)：通過(guò)上面的文章，相信大家對(duì)新能源車的電池分類有了一定的認(rèn)識(shí)。其實(shí)從電池的本質(zhì)來(lái)看，并沒(méi)有哪一種電池有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，只是在特定的需求和政策的導(dǎo)向之下，三元鋰電池逐漸成為了市面上新能源車的主要選擇。雖然我國(guó)的新能源汽車發(fā)展迅猛，不過(guò)現(xiàn)階段的動(dòng)力電池，在充電速度、續(xù)航里程、重量控制、低溫性能等方面，都還有很大的提升空間。相信隨著進(jìn)一步的發(fā)展，一定會(huì)有更加適合新能源車特性的電池誕生。