一文帶你了解電動汽車核心部件-電池

電池系統(tǒng)是電動汽車的重要組成部分。隨著電動汽車需求的增加，對電池性能、重量、循環(huán)能力和行駛里程的要求也越來越高。

1 前言

電池是電動汽車的重要組成部分，電動汽車用牽引電動機代替汽油車的內(nèi)燃機并使用牽引電池組（通常是鋰離子電池）來儲存電動機驅(qū)動車輪的電力。電池通常是鋰離子電池，可通過插電、再生制動或使用內(nèi)燃機充電。

隨著電動汽車的在中國的蓬勃發(fā)展，電動汽車對電池的需求激增，22年相比21年增長超過 70%。

2  電動汽車電池的分類

電池電動汽車（BEV）和混合動力汽車（HEV/PHEV）通常使用以下四種電動汽車電池:

鋰離子電池

鎳氫電池

鉛酸電池

超級電容器電池

固態(tài)電池

鋰離子電池

這是最常見的電動車電池類型，也存在于智能手機、平板電腦和筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品中。

與其他電池相比，鋰離子電池的單位質(zhì)量能量高，因此成為首選。它們還具有高功率密度、高能效、高溫下性能穩(wěn)定和低自放電等優(yōu)點。

鋰離子電池的能量密度（單位重量能量或單位體積能量）較高，但在發(fā)生急劇短路或嚴重撞擊時氧化（起火）的可能性也較高。

鋰離子電池的重量只有鉛酸電池的 1/3。它的循環(huán)壽命是鉛酸電池的三倍，功率是鉛酸電池的三倍。鋰離子電池具有 140+ Wh/kg 的能量密度優(yōu)勢。

鋰離子電池常見的類型包括（根據(jù)其陰極或正極的化學成分）：

鎳錳鈷（NMC）

氧化鈷鋰（LCO）

鎳鈷鋁（NCA）

磷酸鐵鋰（LFP）

磷酸鐵錳鋰（LFMP）

錳氧化鋰（LMO）

鈦酸鋰

NMC 和 NCA 性能最出色，但成本最高。因此，它們多用于高端或高性能電動汽車。

LFP 電池價格較低，但效率不高，不過更穩(wěn)定，一般將其用于經(jīng)濟型車型電動汽車。

不同鋰離子電池之間的參數(shù)比較：

2022 年，鎳鈷錳酸鋰（NMC）仍是最主要的電池化學，市場份額為 60%，其次是磷酸鐵鋰（LFP），份額略低于 30%，以及鎳鈷鋁氧化物（NCA），份額約為 8%。

鎳氫電池

這種電動汽車電池具有適中的能量密度和功率性能。它還用于計算機和醫(yī)療設(shè)備。與鉛酸電池相比，鎳氫電池的使用壽命更長，電池壽命平均為 5-7 年。在大多數(shù)操作條件下，這種電池也更安全。

鎳氫（NiMH）電池的理論電壓為 1.2V，雖然與鋰離子電池相比，鎳氫電池的能量密度明顯較低，但是可以回收利用。

鎳氫電池的能量密度優(yōu)于鉛酸電池。它們的能量密度為 68 Wh/kg，一般范圍在 60 到 120 Wh/kg。鎳氫電池更常用于混合動力汽車，由內(nèi)燃機充電。

鎳氫電池的缺點包括:

充電效率低

室溫下每天自放電高達 12.5%

快速充放電時發(fā)熱量大

鉛酸電池

這是最古老的電動車電池。作為一種成熟的技術(shù)，鉛酸電池價格低廉、安全可靠。不過，它們也存在重量大、能量密度低、在寒冷環(huán)境下性能不佳、使用周期短等問題。

鉛酸電池通常用于性能要求不高的特殊電動汽車（NEV）中。在某些電動汽車中，鉛酸電池還用于為電氣系統(tǒng)二次供電。

超級電容器電池

超級電容器電池與其他電化學電池的不同之處在于，它們在電極和電解液之間儲存了極化液體。液體表面積越大，儲能容量也隨之增大。與鉛酸電池一樣，超級電容器電池特別適合作為電動汽車的二次存儲設(shè)備，它們可以幫助電化學電池提高負載能力。此外，超級電容器還能在再生加速和制動過程中為電動汽車提供額外動力。

固態(tài)電池

這種電池去除了鋰離子電池中沉重的液態(tài)電解質(zhì)。取而代之的是固態(tài)電解質(zhì)，可以是玻璃、陶瓷或其他材料。固態(tài)電池的整體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鋰離子電池非常相似，但沒有了液體，電池的密度和體積都大大減小。固態(tài)電池的放電和充電方式與傳統(tǒng)鋰離子電池類似。

這種電池在心臟起搏器、可穿戴設(shè)備和射頻識別（RFID）等小型設(shè)備中已使用多年。人們對固態(tài)電池改善電動汽車性能的期望也非常高。使用固態(tài)電解質(zhì)可以節(jié)省容量，因為其體積比傳統(tǒng)電池小，同體積的固態(tài)電池的容量是鋰離子電池的 2 到 10 倍。

不過，這項突破性技術(shù)仍有一段路要走，因為工程師們要努力降低生產(chǎn)固態(tài)電池的材料成本。同樣，這些電池的壽命也需要大幅提高，以適應(yīng) HEV、PHEV 或 BEV 的數(shù)千次完全放電循環(huán)。

3  未來趨勢

電池技術(shù)一直在不斷發(fā)展。雖然今天的電動汽車絕大多數(shù)使用鋰離子電池組，在未來，許多電池驅(qū)動汽車可能會使用不同化學成分的電池組。例如使用固態(tài)電池的電動汽車將會越來越多，與類似體積的鋰離子電池相比，固態(tài)電池將提供更高的能量密度，能提供更長的行駛里程。

電池系統(tǒng)是電動汽車的重要組成部分。隨著電動汽車需求的增加，對電池性能、重量、循環(huán)能力和行駛里程的要求也越來越高。

無論如何，未來新技術(shù)將提高電動汽車的效率和續(xù)航里程，鋰離子電池組的成本也將顯著下降，新的電池技術(shù)也會普及, 電動汽車的前景是光明的。