說到電動車,最值錢的肯定就是那塊兒電池了,這也是為什么新能源汽車指導價要比同級別燃油車高出一大截的原因啊。
只是,電動車的電池對大部分車友來說還只是一個概念,它究竟有哪些分類、各自有怎樣的優缺點、有哪些新興的電池技術等,你都門兒清嗎?今兒,小編就給各位深扒一下那些聽上去很牛逼的新能源汽車電池技術,到底像不像他們所宣傳的那樣令人期待呢?
目前,市面上使用的電池主要有兩大類,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池(這兩者都屬于蓄電池)。很多車友的固有觀念中都認為前者要比后者安全,到底是不是這么回事兒呢?往下看。
磷酸鐵鋰電池
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,其不含貴重金屬元素(比如鈷等)。由于不含貴重金屬材料,磷酸鐵鋰電池的原材料成本就能被壓縮的很低廉。而且,它的安全穩定性也很高,其分解溫度高達700-800度,且不會釋放氧分子。
此外,它的循環壽命在2000次以上,所以很多廠商都會選擇磷酸鐵鋰電池作為電動汽車電池。客觀上講,新能源汽車的興起,確實也和磷酸鐵鋰電池有著密不可分的關系。
但是,這種電池也有一個致命缺點,那就是低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒能解決這個問題。有研究表明,將一塊容量為3500mAh的磷酸鐵鋰電池放到-10℃的環境中工作,結果經過不到100次的充放電循環,它的電量就急劇衰減至500mAh,基本上報廢。
那相比之下,三元鋰電池的表現又如何呢?
三元鋰電池
不過多分析,讓我們先來看一張三元鋰電池&磷酸鐵鋰電池的對比表。
通過這張表,你可以很清楚的看到,相比于磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池在低溫狀態下的表現更加穩定。
此外,以鎳鈷錳酸鋰作為正極材料、石墨作為負極材料的鋰電池,其電壓平臺很高,這就意味著在相同的體積或重量下,三元鋰電池的比能量、比功率更大。
那為什么效率如此之高的三元鋰電池會備受爭議呢?那是因為三元鋰材料的熱穩定性較差,會在200度左右發生分解,且化學反映劇烈,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發生連鎖反應。說人話就是,三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。
P:需要注意的是,我們提到的是材料,而不是已成為成品的電池。
接下來,我們再來關注一組數據,對比一下兩種電池在新能源汽車中的使用情況。
去年11月,磷酸鐵鋰電池的電動大巴裝機量占到64.9%,三元鋰電池裝機量只有27.6%;相反,在純電動乘用車市場,三元鋰電池在去年11月的裝機量已超76%(下面小編還會重點介紹對三元鋰電池一往情深的特斯拉)。
既然三元鋰電池這么危險,為什么還要繼續使用呢?這當然是因為這種危險是可以通過技術手段得到避免的。根據三元鋰材料容易熱解的特性,新能源汽車廠商在過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)這幾個環節上都會深入研究,而電動汽車是否會自燃也是重點考量這幾個環節的功能是否落實到位。
石墨烯電池
在2017年日內瓦車展上,一款名為正道H600的概念車吸引了很多人的關注。對于這款車的馬力大、提速快、極速高咱都不去做過多解讀,畢竟1000km的官方續航才是要說的重點。
那為什么這款車能實現比特斯拉還酷炫的續航里程呢,其中很大一部分原因就是它使用了“超級電池”。
而H600的超級電池就是“石墨烯電池”。相比石墨烯,更多車友應該對石墨更熟悉,而石墨烯本質上就是分離出來的單原子層平面石墨。再直白一點說就是,石墨烯一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。
那這種石墨烯電池究竟有多神奇呢?作為目前為止發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最好的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”,科學家甚至預言它將“徹底改變21世紀”。
而這完全取決于石墨烯多領域的優質特性:堅固耐磨損、良好的導熱性與導電性(充電速度會更快)、耐高溫、低溫性,據悉,石墨烯能在-30~80℃的環境下自由工作。
那為什么這種材料還沒有被大范圍的在電動汽車領域應用呢?這當然是因為其成本高、可量產性低。現在鋰電池用的各種材料,都是一噸幾萬十幾萬,再想想石墨烯堪比黃金的價格,真的全部做成電極材料誰能用的起?因此從目前來看,它的泡沫大于實際應用價值。
特斯拉21700三元鋰電池
特斯拉使用的兩款電池——18650鈷酸鋰電池和21700三元鋰電池都是由松下生產的。而對于這兩種電池的命名,很多車友可能會覺得云里霧里噠,下面就由小編特清晰的給你解讀下。
18650型命名方式:直徑18mm,長度65mm,“0”代表圓柱形,而21700型電池命名也是同樣的道理。據悉,在Model 3正式投產后,新型21700三元鋰電池將取代18650鈷酸鋰電池,成為新的電芯。隨后,Model S和Model X也有望進行更換。
18650鈷酸鋰電池
21700三元鋰電池
眾所周知,在電池的組合上,特斯拉采用的是大量小電池連接的方式,這在靈活性和防退化上有優勢。但在一個全尺寸的電動汽車內使用小型圓柱形電池組,這意味著數以千計的大電流連接,且每一個接頭都是引起過熱的潛在源。
因此,特斯拉計劃用新型21700三元鋰電池取代18650鈷酸鋰電池,是將電池體積增大,這也就意味著接頭數量會隨之減少,過熱潛在源也相應減少了,相對來講,安全性會高些。
而對于這款21700三元鋰電池,特斯拉CEO馬斯克說:21700型電池的能量密度是世界上最高的,并且還將是最便宜的。那具體多便宜呢?特斯拉官方提出:21700三元鋰電池系統成本為155美元/kWh(18650型為171美元/kWh);預售價為170美元/kWh(18650售價為185美元/kWh)。
此外,特斯拉還宣布這款電池將在Gigafactory超級電池工廠生產,計劃年產能35GWh/年,幾乎和世界電池產能總和相當。
登錄