《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

  • 原創
  • 2019-12-12 10:20
  • 來源:電車資源 大師兄

摘要:近幾年純電動汽車的市場占有率和用戶接受度確實是越來越高,不過目前大部分消費者對動力電池的知識仍然知之甚少。所以,今天我們就來聊聊動力電池的那些事,了解一下它們的分類以及各自的特點。

【電車資源 用車頻道】眾多周知,傳統燃油汽車有三大件,即發動機、變速箱、底盤,這幾個核心部件決定了一輛汽車的性能和質量。無獨有偶,如今的純電動車也有所謂的三大件,它們是動力電池、電驅系統、電控系統,其中動力電池無疑是消費者最關注的零部件,畢竟動力電池的質量、安全、性能以及可靠性,都直接關系到純電動車的使用體驗。特別是今年以來頻頻發生的電動車自燃事件,更是讓動力電池成為自燃事件討論的焦點。

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

當然,近幾年純電動汽車的市場占有率和用戶接受度確實是越來越高,不過目前大部分消費者對動力電池的知識仍然知之甚少。所以,今天我們就來聊聊動力電池的那些事,了解一下它們的分類以及各自的特點。

● 動力電池(蓄電池)的結構組成

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

目前市面上的純電動車型幾乎都采用蓄電池作為動力電池,因此我們不妨對蓄電池的結構進行解析。動力電池是由數個電池單體、CSC信息采集系統、電池管理控制單元(BMU)、電池高壓分配單元、冷卻系統等組成。

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

電池單體是構成蓄電池的最小單元,由正極、負極、有機電解液等組成。而電池模組是由數個電池單體并聯在一起,通過將數個電池組串聯在一起組成一個電池單元,再將由數個電池單元串聯在一起,就能構成動力電池的總成。而目前市面上的動力電池裝車量主要由三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池提供,所以下面我們來重點講解這兩種類型的動力電池。

● 什么是三元鋰電池

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三元鋰電池,又稱三元聚合物電池,這種鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳或者鎳鈷鋁三元正極材料的鋰離子電池。以最新的動力電池裝車量數據來看,2019年1-11月,三元電池累計裝車量占總裝車量的68.1%,擁有最高的市場份額。而三元鋰電池之所以受到眾多車企的青睞,主要是得益于三元鋰電池的能量密度較高,能量密度越大,就意味著動力電池的單位體積或重量內存儲的電量越多。

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

一般來說,電池的能量密度越高,純電動車的續航能力就越高,因此對于追求極力追求長續航里程的新能源車企來說,三元鋰電池的續航優勢非常有吸引力。同時,三元鋰電池在抗低溫性能上也有一定的優勢,在同樣的低溫條件下,相比其它類型的電池,三元鋰電池的冬季電量衰減更小,更適合寒冬的北方地區。

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

而三元鋰電池的缺點是穩定性較差,當溫度達到250-350℃時容易熱失控,在快速充電過程中存在較高的自燃風險,因此三元鋰電池對散熱性能的要求很苛刻,這對于BMS電池管理系統也有更高的技術要求。

● 什么是磷酸鐵鋰電池

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,它的最大優勢是安全性高。目前磷酸鐵鋰電池的熱穩定性是最好的,熱失控溫度普遍在500度以上,電池自燃的風險很低。其次,磷酸鐵鋰電池的循環壽命也比較長,充放電循環次數大于3500次后才會開始衰減,相當于可以用10年之久。除此之外, 磷酸鐵鋰電池的價格也有一定優勢。

不過,由于磷酸鐵鋰電池的能量密度不如三元鋰電池高,目前前者的能量密度平均為130-140Wh/kg,三元鋰電池平均為160Wh/kg,因此在續航方面很難與三元鋰電池相提并論,這也是為什么采用磷酸鐵鋰電池的純電動車少的原因。但隨著新能源補貼退坡,甚至補貼全面取消,憑借著價格優勢,磷酸鐵鋰電池或將重新崛起,而在2019年1-11月磷酸鐵鋰電池累計裝車量占總裝車量29.5%。

● 什么是氫燃料電池

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

相比蓄電池,目前十分小眾的氫燃料電池是真正意義上“零排放”的清潔能源,它將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置?;驹砭褪请娊馑哪娣磻?,把氫和氧分別供給陰極和陽極,氫通過陰極向外擴散和電解質發生反應后,放出電子通過外部的負載到達陽極,只會產生水和熱。

《電車知識學堂》電動汽車動力電池篇知識解析

可以說,氫燃料電池的優勢不僅僅體現在電池能量轉換效率高,而且無污染、無噪聲。而從長遠的角度來看,氫燃料電池必將是未來動力電池行業的一個重點發展方向。好比說,最近現代汽車就公布了一個“2025戰略”,除了要擴大純電動車銷量,氫燃料電動車也在其銷量規劃中。此外,像豐田、本田等知名車企也在積極推動氫燃料電池技術的發展。

但現階段而言,氫燃料電動車的許多問題仍然得不到有效解決,最主要的原因是氫氣儲存不便,同時目前的造價成本也過高。

● 總結:

目前這幾種動力電池都有各自的優勢和劣勢,現階段來看,在充電體驗不夠愉悅的情況下,續航里程依然是電池最關鍵的一個性能指標,因此三元鋰電池還將是純電動車市場的主流應用。最后再問一句,那些購買了純電動汽車的消費者們,您們知道自己的電動車采用了哪種類型的動力電池嗎?

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