鉅大LARGE | 點擊量:2163次 | 2020年11月18日
新能源電池汽車一般用什么電池做動力呢?
1、鎳氫新能源電池與油混合動力的新能源汽車
目前用于混合動力車上的電池大致有三類:鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鉛酸電池質(zhì)量重,不能快充深放,循環(huán)壽命短已經(jīng)被淘汰;鋰離子電池具有大電流性能,并且價格高,但存在一定安全問題,但是隨著電池技術(shù)的發(fā)展,磷酸鐵鋰離子電池的出現(xiàn),讓鋰離子電池作為動力源成本更加有競爭力的選擇。鎳氫電池雖然技術(shù)比較成熟,安全性也不錯,也沒有環(huán)境污染方面的問題,但是鎳氫電池有優(yōu)勢也有劣勢:
(1)鎳氫電池具有良好的快速充電性能
(2)鎳氫電池具有良好的低溫性能
1)低溫放電
鎳氫電池采用堿性電解質(zhì)水溶液,最低可-40℃放電,-20℃下可2C~3放電鋰離子電池采用有機電解質(zhì)溶液,低溫下電阻迅速增大,0C下性能已大大衰減,不能滿足-10℃下正常使用要求。
2)低溫充電
低溫快充型鎳氫電池最低可-40℃充電,-30℃以上可1C快速充電,-20℃以上可3C或2C快速充電。
鋰離子電池-5℃下不能充電,否則易導(dǎo)致安全性風(fēng)險。
(3)鎳氫電池具有良好的環(huán)保性和可回收性
鎳氫電池不含劇毒物質(zhì),重要成分為鎳、稀土,回收價值高(有殘余價值),回收難度小,基本可全部回收再利用,可持續(xù)發(fā)展。
2、鋰離子電池新能源純電動汽車
因為固有化學(xué)屬性,磷酸鐵鋰離子電池電壓低,能量密度大概在140Wh/kg左右;而三元鋰離子電池電壓高,能量密度基本在240kWh/kg。這也就是說,在相同電池重量下,三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰離子電池能量密度的1.7倍。
目前來說,三元鋰離子電池有NCM523、NCM622和NCM811三種,其中NCM811電池是主流應(yīng)用電池。鮮為人知的是,這三類電池命名方式均源自正極材料鎳鈷錳的比例,譬如811電池,正極材料重要是用80%鎳、10%鈷和10%錳,簡單的來說就是在之前的三元鋰離子電池基礎(chǔ)上面,將電極的材料變成了8:1:1。
值得注意的是,因為對電池續(xù)航要求的不斷上升,高鎳NCM811是電池發(fā)展重點突破方向。而選擇它的重要原因是:鎳元素含量的升高會促使三元(鎳鈷錳)正極材料的比容量上升,進一步可擴大電芯的能量密度,而電能存儲量會隨著能量密度的增大上升。
事實上,在三元鋰離子電池出現(xiàn)之前,NCA電池是新能源車動力源的主流,而經(jīng)過某機構(gòu)對NCA和NCM811電池的測試,發(fā)現(xiàn)只要使用5%鈷的NCA在性能上要比鈷含量10%的NCM811電池更占有優(yōu)勢,但因為鎳鈷鋁電池制作工藝、成本都高,而且技術(shù)掌握在日韓公司手里,所以現(xiàn)在國內(nèi)公司重要研發(fā)鎳鈷錳電池。
安全性:磷酸鐵鋰離子電池大于三元鋰離子電池
因為材料原因,磷酸鐵鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性是最好的,電熱峰值大于350℃,當(dāng)溫度處于500-600℃內(nèi)部化學(xué)成分才會開始分解。但其耐低溫性能較差,容量3500mAh的電池,在零下10℃環(huán)境中工作,100次充放電循環(huán)以后,電池就處于報廢狀態(tài)。
相比較之下,三元鋰離子電池材料不穩(wěn)定,經(jīng)常在200度左右就容易發(fā)生分解,并且在高溫用途下電解液會迅速燃燒,引發(fā)連鎖反應(yīng),甚至引起車輛發(fā)生自燃!所以,現(xiàn)在很多搭載三元鋰離子電池的新能源車,都要加入過溫防護和電池管理系統(tǒng)來保護電池。
不過,三元鋰離子電池的低溫性能要比磷酸鐵鋰離子電池好。在低溫狀態(tài)下,磷酸鐵鋰離子電池充放電的下限值為-20℃,而三元鋰離子電池的下限值為-30℃,低溫放電性能更好。據(jù)測試,在相同低溫條件下,三元鋰離子電池的低溫續(xù)航里程衰減不到15%。
相比較之下,三元鋰離子電池材料不穩(wěn)定,經(jīng)常在200度左右就容易發(fā)生分解,并且在高溫用途下電解液會迅速燃燒,引發(fā)連鎖反應(yīng),甚至引起車輛發(fā)生自燃!所以,現(xiàn)在很多搭載三元鋰離子電池的新能源車,都要加入過溫防護和電池管理系統(tǒng)來保護電池。
不過,三元鋰離子電池的低溫性能要比磷酸鐵鋰離子電池好。在低溫狀態(tài)下,磷酸鐵鋰離子電池充放電的下限值為-20℃,而三元鋰離子電池的下限值為-30℃,低溫放電性能更好。據(jù)測試,在相同低溫條件下,三元鋰離子電池的低溫續(xù)航里程衰減不到15%。
壽命:磷酸鐵鋰離子電池大于三元鋰離子電池
電池壽命就是電池在多次完全充放電后的電量衰減,一般電動汽車電池充滿后有效電量衰減到原有80%電量以下就代表要更換電池,更換標(biāo)準(zhǔn)和手機電池是相同的。
正常來講,磷酸鐵鋰離子電池完全充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)3500次,之后每充放電一次,電量衰減一次,多次衰減后到原有電量的80%以下。換算成時間,每天充放電一次,磷酸鐵鋰離子電池將近10年才會開始走向衰減,更換電池。
不同于磷酸鐵鋰離子電池,三元鋰離子電池比磷酸鐵鋰壽命短一些,完全充放電循環(huán)超過2000次就會開始出現(xiàn)衰減現(xiàn)象,時間一般是6年左右。不過,通過電池管理等方法可以稍微延長一點電池壽命,但也僅是稍加延緩而已。
當(dāng)然,電池組的壽命并非是單體電池壽命簡單的總和。作為組合體,只有當(dāng)電池組里面的多個電池單體性能高度一致時,電池組的壽命才能發(fā)揮出接近單體電池的水平。
制造成本:三元鋰離子電池大于磷酸鐵鋰離子電池
在電池成本上,磷酸鐵鋰離子電池也有巨大優(yōu)勢,它沒有貴重金屬(鎳鈷金屬元素),所以在生產(chǎn)成本上較低。三元鋰離子電池使用了鎳鈷錳多種材料,并且高鎳電池的生產(chǎn)要比較嚴(yán)格的工藝環(huán)境,目前成本比較高。
其次,這些年,鋰、鈷等金屬資源面對稀缺問題,尤其是金屬鈷,價格一路飛漲,報價20萬元/噸以上。而一噸電解鎳的價格,現(xiàn)在也就11萬元左右。所以,很多電池公司不得不往811發(fā)展,提升鎳含量,降低鈷含量,進而降低成本。
書歸正傳,綜合電池能量密度、低溫性能、安全性、使用壽命以及成本來看,磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池是各有優(yōu)勢,但若非要說誰輸誰贏,還真的難以下定論。
不過,現(xiàn)在特斯拉已經(jīng)在研發(fā)固態(tài)電池了,所以套用理想汽車創(chuàng)始人李想的一句話:磷酸鐵鋰離子電池屬于大巴,三元鋰離子電池屬于乘用車,而固態(tài)電池屬于未來。
下一篇:鋰離子電池使用時注意的三大要點