關(guān)于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池技術(shù)你知道多少
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(文章來(lái)源:百家號(hào))
新能源汽車時(shí)代拉開(kāi)大幕,不少人開(kāi)始考慮買(mǎi)電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車和燃油車,外觀上區(qū)別不大,開(kāi)起來(lái)感覺(jué)也差不多,但車殼子里邊裝的東西,完全是兩碼事。平時(shí)我們愛(ài)說(shuō)汽車有“三大件”:發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤(pán);到了電動(dòng)車上,“三大件”就變成了:電池、電機(jī)、電控,如果再加上底盤(pán),就成了“四大件”。
不懂點(diǎn)電池,買(mǎi)電動(dòng)汽車是不是有點(diǎn)盲目了呢?能到車管所上牌的正規(guī)電動(dòng)汽車,用的都是鋰電池。準(zhǔn)確地說(shuō),是鋰離子電池。為啥叫鋰離子電池?因?yàn)檫@種電池的充放電過(guò)程,就是鋰離子在正負(fù)極之間來(lái)回搬家的過(guò)程。電池的正負(fù)極,就是鋰離子的兩個(gè)家,充電時(shí),鋰離子從正極搬到負(fù)極里住,放電時(shí),又從負(fù)極搬回正極里住。
鋰離子電池,是目前最技術(shù)最先進(jìn)的電池之一。這種電池能量密度高,能存的電就多;循環(huán)壽命長(zhǎng),能充放電的次數(shù)就多,用的年頭也長(zhǎng)?,F(xiàn)在用在電動(dòng)汽車上的鋰電池,主要是兩種:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。名子一聽(tīng)就讓人心慌,瞬間想找出中學(xué)化學(xué)課本復(fù)習(xí)一下。算了,化學(xué)沒(méi)學(xué)好也沒(méi)關(guān)系,畢竟買(mǎi)電動(dòng)汽車不用先去答一張化學(xué)試卷。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),“磷酸鐵鋰”、“三元鋰”,說(shuō)的是電池的正極材料。
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,不能簡(jiǎn)單說(shuō)哪種好,只能說(shuō)各擅勝場(chǎng)。磷酸鐵鋰電池勝在壽命長(zhǎng)、安全性好、成本低,但能量密度和低溫性能稍遜;三元鋰電池勝在能量密度大,存電多,但安全性和壽命稍遜。
為什么叫三元鋰電池?很簡(jiǎn)單,因?yàn)殡姵氐恼龢O材料是三元鋰;什么是三元鋰?就是有三種元素,和鋰?yán)瓗徒Y(jié)派,組成了復(fù)合氧化物小團(tuán)伙。說(shuō)是三元,也不是固定的某三種元素,而是分了門(mén)派。現(xiàn)在主要有兩個(gè)山頭:鎳鈷錳算一個(gè),鎳鈷鋁算一個(gè)。
先說(shuō)鎳鈷鋁。我國(guó)搞鎳鈷鋁(按元素的縮寫(xiě),業(yè)內(nèi)又稱NCA)的時(shí)間比較短,這種電池有一些技術(shù)壁壘,目前主要是日本和韓國(guó)的企業(yè)在生產(chǎn),特斯拉現(xiàn)在用的三元鋰電池,就是日本松下提供的鎳鈷鋁電池。國(guó)內(nèi)主流的三元鋰電池,是鎳鈷錳電池(業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱NCM)。雖然都叫鎳鈷錳,鎳鈷錳跟鎳鈷錳也不一樣,不一樣的地方,主要是正極材料中,三種東西的比例不一樣。
如果把三元鋰電池拆開(kāi)來(lái)說(shuō),主要是四部分:正極、負(fù)極、電解液、隔膜。正極和負(fù)極就不說(shuō)了,是個(gè)電池都有,小學(xué)生都知道是什么意思;電解液好比是公路,鋰離子在正負(fù)極之間來(lái)回搬家,就是通過(guò)電解液這條公路;隔膜的原理復(fù)雜些,大家只需要知道,這玩意兒是用來(lái)隔離正負(fù)極的就行,不隔離,不就短路了?
三元鋰電池能存多少電,主要看正極材料。正極材料就是鋰離子的家,這個(gè)家的房間多,住的鋰離子就多,電池的容量就大。而房間多不多,主要就是看鎳鈷錳這三種東西的比例怎么搭配。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),“三元”中的鎳,主要管的是容量;鈷,主要管的是壽命(充放電次數(shù));錳,主要管的是穩(wěn)定。換句話說(shuō),鎳多,電池容量就大;鈷多,電池壽命就長(zhǎng);錳多,電池安全性就好。
為了提高三元鋰電池的容量,就需要提高正極中鎳的比例。所以你看,鎳的比例在不斷提高 ,從早期的NCM111,到近兩年的NCM523、NCM611,再到今年紛紛上馬的NCM811,電池能量密度越來(lái)越大,鎳用得也是越來(lái)越生猛。比如蔚來(lái)的ES8用的還是NCM523,ES6就一躍而成NCM811。廣汽新能源的Aion S、吉利的幾何A等,紛紛用NCM811提升續(xù)航里程,造車新勢(shì)力當(dāng)然不會(huì)示弱,小鵬、合眾等也有811電池車型上市。
鎳用得多,鈷和錳的比例必然會(huì)減少。電池的壽命和穩(wěn)定性是不是會(huì)受影響?理論上會(huì),但從技術(shù)上解決問(wèn)題也不是不可能,誰(shuí)知道呢!哪種電池誰(shuí)會(huì)是勝者?現(xiàn)在唱主角的無(wú)疑就是三元鋰電池,而且是“高鎳”的三元鋰電池。這一方面是政策原因,續(xù)航里程長(zhǎng)、電池能量密度高的電動(dòng)汽車,能拿到的財(cái)政補(bǔ)貼就多;另一方面是各汽車廠商要搶風(fēng)頭,搞續(xù)航里程競(jìng)賽,好像誰(shuí)家的車?yán)m(xù)航長(zhǎng),誰(shuí)家的技術(shù)就先進(jìn)。
隨著補(bǔ)貼政策的“退坡”和退出,三元鋰電池的“高鎳”沖動(dòng)可能會(huì)冷靜一下。而隨著磷酸鐵鋰技術(shù)的進(jìn)步,與三元鋰互爭(zhēng)雄長(zhǎng)也在意料之中。比亞迪8月份透露,將于明年5-6月份推出的全新一代鐵鋰電池,體積比能量密度將提升50%,壽命長(zhǎng)達(dá)8年120萬(wàn)公里,成本還可以節(jié)約30%。有分析說(shuō),磷酸鐵鋰的能量密度有望與622三元鋰電池媲美,誠(chéng)如此,再有安全性好、壽命長(zhǎng)、成本低的加持,磷酸鐵鋰電池未嘗不會(huì)再回舞臺(tái)中央。
再過(guò)幾年,就要看固態(tài)鋰離子電池了。固態(tài)鋰電池,電解質(zhì)由液體變成了固體,電容量大、充電速度快,又沒(méi)有電解液泄漏起火的風(fēng)險(xiǎn),可謂理想的動(dòng)力電池。全球已經(jīng)有幾家公司推出了固態(tài)電池的原型電池,也許三五年之內(nèi),這種電池就會(huì)異軍突起。