新能源汽車電池是什么？成本結(jié)構(gòu)和有哪些種類？

鋰電池根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同分為動力電池、儲能電池和消費電子電池，不同類型鋰電池的成本構(gòu)成自然不同，我們今天就來講一講最廣泛的新能源汽車動力電池成本。

電池單體是構(gòu)成蓄電池的最小單元，由正極、負極、有機電解液等組成。而電池模組是由數(shù)個電池單體并聯(lián)在一起，通過將數(shù)個電池組串聯(lián)在一起組成一個電池單元，再將由數(shù)個電池單元串聯(lián)在一起，就能構(gòu)成動力電池的總成。

動力電池在不同的正負極材料下其成本有一定差別，整體來看材料成本占比較大，人工成本、折舊及其他制造費用占比較小，而材料成本則主要以正負極材料、隔膜、電解液和組件為主。

我們在動力電池成本模型里將 PACK 成本拆分成材料成本和生產(chǎn)成本，其中材料成本又包括電芯材料、模組材料及PACK材料，生產(chǎn)成本包括人力成本、折舊及其他制造費用。我們參考ANL的成本測算模型，選取方形電池進行成本拆分。

我們假設(shè)單車帶電量60kWh，包括1個電池包，20個模組和240個電芯，以上假設(shè)主要用于測算模組和PACK組件成本。我們選取三元動力鋰電池523型和磷酸鐵鋰電池作為研究對象進行分析比較。參考當(dāng)升科技公告數(shù)據(jù)，我們假設(shè)三元(523)正極材料實際克容量為157mAh/g。參考國軒高科和豐元股份公告數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料實際克容量基本已經(jīng)達到150mAh/g，我們?nèi)?45mAh/g的平均水平作為磷酸鐵鋰正極材料實際克容量假設(shè)。參考杉杉股份公告數(shù)據(jù)，我們假設(shè)負極活性材料(人造石墨)實際克容量為350mAh/g。隨著新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車電池的創(chuàng)新也越來越多。目前我國正大力發(fā)展新能源汽車，國家和地方的補貼及限牌政策使得新能源汽車日漸成為購車族的最佳選擇。大部分消費者只關(guān)心電動車的續(xù)航能力，卻忽略了電動車的核心動力“動力電池”。今天來看看新能源汽車電池有哪些類型?新能源汽車電池的種類及特點。

充電過程中，磷酸亞鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極，嵌入負極碳材料;同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學(xué)反應(yīng)的平衡。放電過程中，鋰離子自負極脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界提供能量。

磷酸鐵鋰電池特點

1、能量密度較高。2019年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到能量密度175-180Wh/kg的水平，個別廠家采用疊片工藝、能量密度達到185Wh/kg;

2、安全性能好，磷酸鐵鋰電池正極材料電化學(xué)性能比較穩(wěn)定，這決定了它具有著平穩(wěn)的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的;

3、循環(huán)壽命長，磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達2000次，甚至達到3500次以上，而對于儲能市場要求達到4000-5000次以上，保證8-10年的使用壽命，高于三元電池1000多次的循環(huán)壽命，而長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右;

4、安全環(huán)保，磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬和稀有金屬，安全，無毒無污染，為絕對的綠色環(huán)保電池。由于磷酸鐵鋰材料整個生產(chǎn)過程中，清潔無毒，所有的原材料均為無毒無污染。

二、三元聚合物鋰電池

三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鉆錳酸鋰(Li(NicoMn)O2)或者鎳鉆鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，三元復(fù)合正極材料是以鎳鹽、鉆鹽、錳鹽為原料，鎳鉆錳的比例可進行必要調(diào)整。

三元聚合物鋰電池的特點

1、能量密度高，理論能量密度達到280mAh/g，產(chǎn)品實際容量密度超過150 mAh/g;

2、循環(huán)性能好，在常溫和高溫下，均具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性;

3、電壓平臺高，在2.5-4.3/4.4V電壓范圍內(nèi)循環(huán)穩(wěn)定可靠;

4、循環(huán)壽命長，循環(huán)壽命500次容量保持80%以上;

5、晶體結(jié)構(gòu)理想、自放電小、無記憶效應(yīng)。

三、鎳氫電池

鎳氫電池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。鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni(OH)2(稱NiO電極)，負極活性物質(zhì)為金屬氫化物，也稱儲氫合金(電極稱儲氫電極)，電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個重要方向越來越被人們注意。

鎳氫電池的特點

1、可靠性強，具有較好的過放電、過充電保護，可耐較高的充放電率并且無枝晶形成。具有良好的比特性。能量密度達到為60mAh/g。

2、循環(huán)壽命長，可達數(shù)千次之多。

3、低溫性能優(yōu)良，在-10℃時，容量沒有明顯改變。

新能源電車現(xiàn)在越來越成為許多人買車的首選，它相比燃油車更智能、更省錢，但電池仍舊是一個大問題，如電池的續(xù)航、密度、重量、價格和安全等問題。其實動力電池也分很多種，今天，就和大家聊聊當(dāng)前不同種類的新能源電池。

那么，當(dāng)前的動力電池大致有以下幾種，分別是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、鎳氫電池、固態(tài)電池。其中，新能源電車普遍采用的是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，正所謂“雙雄爭霸”。

三元鋰電池：比較典型的，正是寧德時代的鎳鈷錳系列，行業(yè)里還有鎳鈷鋁系列等。在電池中加入鎳元素，是為了提升電池的蓄電量以便更好地提升續(xù)航。

特點是體積小、重量輕、能量密度較高，約為240Wh/kg，熱穩(wěn)定性較差，更容易出現(xiàn)自燃問題。耐低溫，不耐高溫，低溫使用下限值為零下30°C，冬季電量衰減15%左右。而熱失控溫度在200°C-300°C左右，自燃風(fēng)險較高。

磷酸鐵鋰電池：是指用磷酸鐵鋰作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池。相比于三元鋰電池，其熱穩(wěn)定性更好一些，生產(chǎn)成本更低一些。而且磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命會更長一些，一般為3500次，而三元鋰電池一般在充放電2000左右開始衰減。

鈷酸鋰電池：鈷酸鋰電池也是鋰離子電池的一個分支。鈷酸鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出，但是鈷酸鋰電池安全性差、成本高。鈷酸鋰電池主要用于中小型號電芯，是電子產(chǎn)品中比較常見的電池，一般不用在汽車上。

鎳氫電池：鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，具有高能量、長壽命、無污染等特點。鎳氫電池的電解液為不可燃的氫氧化鉀溶液，所以即便發(fā)生電池短路等問題一般也不會引發(fā)自燃現(xiàn)象，安全性有保障，制造工藝成熟。

但是鎳氫電池充電效率一般、無法使用高壓快充，性能方面比鋰電池差了很多，因此從鋰電池廣泛應(yīng)用后，鎳氫電池也可能逐步被替代。

以上給大家介紹的都是液態(tài)電池，那么關(guān)于固態(tài)電池呢?

相比液態(tài)電池而言，固態(tài)電池具有續(xù)航里程長、成本低、安全高、壽命更長等一些優(yōu)勢。不過作為一種新技術(shù)，目前固態(tài)電池仍然處于研發(fā)階段，技術(shù)尚不成熟，生產(chǎn)成本比較昂貴。

目前，國內(nèi)外的汽車廠家也在積極攻克固態(tài)電池技術(shù)難題，包括蔚來、寧德時代等一些廠家都在積極研發(fā)固態(tài)電池。而在2023年2月的時候，日產(chǎn)歐洲研發(fā)高級副總裁David Moss表示，日產(chǎn)已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池。

此前，寧德時代也發(fā)布了一款名為“凝聚態(tài)電池”的全新產(chǎn)品，能夠達到500Wh/kg能量密度，這幾乎是當(dāng)前三元鋰電池能量密度的1.5倍。但并不是傳統(tǒng)意義上的半固態(tài)電池，是一種新形態(tài)電池。

目前大多數(shù)液態(tài)電池的續(xù)航里程都只有400km到600km之間，固態(tài)電池的續(xù)航里程能夠輕松突破1000km，充電速度相比于液態(tài)電池快3倍以上。

如果固態(tài)電池在新能源汽車上大規(guī)模應(yīng)用開來，那將會極大加速新能源汽車的發(fā)展，期待各家大顯身手，看看固態(tài)電池是否會成為新能源之光。

終究，隨著新能源汽車的發(fā)展，對于電池的要求只會越來越高，于行業(yè)而言，技術(shù)迭代會帶來更多的行業(yè)增值，于大眾而言，出行方式和出行質(zhì)量也在悄然發(fā)生改變。