电池战争早已打响 Ta才是电池的未来

伴随着我国新能源汽车产销的快速上升，直接带动了动力锂电池的发展，不仅如此，目前我国的动力锂电池市场基本是以本土公司占主导。2017年，宁德时代凭借磷酸铁锂和三元锂两条路线持续推进，市场份额成功超越比亚迪，成为国内动力锂电池第一供应商。比亚迪也开始逐渐放弃磷酸铁锂离子电池，转战三元锂离子电池，并且签手长安，对外开放动力锂电池，共同布局新能源汽车。

不过关于新能源汽车来说，可供选择的动力锂电池远不止这两种，那么哪种电池表现最佳呢?下面笔者将市场上几种动力锂电池做个介绍，看看大家都pick谁。

元老级的铅酸蓄电池

铅酸电池可以说是动力锂电池里当之无愧的元老级人物，从1859年发明到现在，已经经历了159年的历史，而美国通用汽车生产的第一代使用铅酸电池的电动汽车EV1距今也有22年的时间。

铅酸蓄电池在过去50年能被广泛应用，除了拥有成熟的技术、可以大批量生产、生产成本低等原因外，可换性及价格便宜也占主导性因素。目前诸如长安汽车、北汽集团、长城汽车、吉利汽车、上汽通用等绝大多数传统燃油车，一般都是采用铅酸电池作为车辆供电装置。

不过因为铅酸电池的比能量、比功率和能量密度都很低，所以目前铅酸电池大多搭载在低速电动汽车上，比如家庭老人代步车、旅游观光车、电动叉车或者一些短距离行驶的公交车上。

小众宠爱的碱性电池

镍氢电池相比于铅酸电池，在能量体积、密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍，而且还拥有较好的过度充放电耐受性和热性能。不过，镍氢电池应用也有一定的受限性，它存在低温时容量减小和高温时充电耐受性不佳的情况。此外，价格也是制约镍氢电池发展的重要因素，原材料如金属镍非常昂贵。

据了解，1999年通用汽车研发的第2代电动汽车就是以镍氢电池为动力源，但最终因竞争力不足退出市场。不过丰田利用镍氢电池技术制造了将内燃机和电动机相结合的第3代电动汽车，即混合动力车(HEV)。

目前市场上使用镍氢电池的代表公司或车型就包括一汽丰田混动车型(八代凯美瑞)、长安福特混动车型、雷克萨斯RX400h以及第八代凯美瑞双擎等。

竞争正酣的锂离子电池

尽管传统的铅酸电池和碱性电池技术已经比较成熟，但因为本身的局限性，使得它们作为重要动力来源仍然存在着较大的问题。当前许多知名的汽车制造商都致力于开发锂离子电池作为新能源汽车的动力锂电池，国外车企如特斯拉、通用、福特等，国内如比亚迪、吉利、奇瑞、长安等车企。

锂离子电池应用比较广泛的就是磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池两种，它们可以说是引领了动力锂电池的两个时代。

先来说说磷酸铁锂离子电池，虽然目前市面上大多数高续航新能源车使用的是三元锂离子电池，但在新能源推广发展的早期阶段，磷酸铁锂离子电池却是新能源汽车的重要动力来源，其中比较有代表性就是比亚迪车企。在去年大面积转向三元锂离子电池之前，绝大多数比亚迪车型都搭载了磷酸铁锂离子电池。

磷酸铁锂离子电池得到大范围推广的原因大概有这几点。磷酸铁锂离子电池的使用寿命较长，一般情况下，它的循环寿命可以达到2000次以上。此外在所有锂离子电池中，磷酸铁锂离子电池的热稳定性最佳，其电热峰值可达350-500℃，当温度达到500℃左右时，内部化学成分才开始分解，这样的特性也使得磷酸铁锂离子电池的安全性得到了保证。

磷酸铁锂离子电池得到广泛推广的原因还在于成本较低。众所周知，电池成本在一辆纯电动汽车的总成本中占比极大，降低电池成本是提升车辆性价比最有效的方式之一。关于磷酸铁锂离子电池来说，其不含镍、钴等贵重元素，原料为资源含量丰富的磷、铁，所以成本相对容易控制。

不过既然它会逐渐被三元锂离子电池取代，自然也就有自己的不足。其中最重要的一项就在于，磷酸铁锂的能量密度较低，相同续航里程下，采用磷酸铁锂离子电池的车辆自重更高，而过高的自重关于能耗的控制显然是不利的。另外，我国的新能源政策也在逐年提高关于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸铁锂离子电池的能量密度很难得到提高，这也是其被弃用的原因之一。

再来说说如今应用最广泛的三元锂离子电池，这也是宁德时代可以制胜动力锂电池市场的关键。相比磷酸铁锂离子电池，三元锂离子电池的综合表现更为平均，能量密度较高，体积比能量也更高，并且随着电池产业的发展，三元锂离子电池的价格也来到了一个厂家能够接受的范围。

三元锂离子电池最大的优势在于电池能量密度高，其储能密度通常在200Wh/kg以上，相关于磷酸铁锂的90-120Wh/kg来说，这样的表现关于轻量化设计更加友好，也更适合现阶段新能源乘用车市场对续航里程的需求。

不过三元锂离子电池的缺点也同样突出，其分解温度在250-350℃左右，此时内部化学成分开始分解，释放氧分子，在高温用途下电解液会迅速燃烧，新增电池发生自燃及爆炸的风险。因此搭载三元锂离子电池的车型对电池管理系统提出了极高的要求，在设计过程中要做好过充保护、过放保护、过温保护和过流保护等。

不过随着技术的进步，三元锂离子电池的安全问题已经得到改善，譬如江淮新能源拥有的液冷电池管控技术，能够确保电池包温度在10-35度之间并且不受户外温度影响，极大保障电池活性和续航，防止低温造成的续航下降以及高温造成的快速衰减。

目前三元锂离子电池由于其出色的综合表现，目前在市场上得到了大量应用，各大主流新能源车企旗下车型都已经全部搭载三元锂离子电池，包括特斯拉、吉利帝豪EV、北汽EX和EU系列、江淮iEV系列等。

未来最被看好的燃料动力电池

尽管三元锂离子电池是现阶段发展新能源汽车最好的依靠，但从续航里程、充电时间、使用寿命和电池回收等方面依然拥有不小的局限性。作为具有更高能量密度的氢燃料动力电池，或许才是未来真正可以依赖的新能源技术。

氢燃料动力电池重要的成分是氢，所以使用氢燃料动力电池作为动力系统，可以更加的便捷、实用和无污染，而锂离子电池则含有很多重金属，假如回收不当，就会对环境造成更大的污染。氢燃料动力电池储能密度高，且重量轻，续航里程普遍更远，通常会超过500公里。而目前大部分纯电动汽车续航里程在300公里左右，少数车型可以达到400-500公里。另外加氢就像加油相同，一般只需3~5分钟，而电动汽车的充电则是一个缓慢的过程。

不过氢燃料动力电池技术难点就在于不能让游离的电子通过的质子交换膜，而这个也是在过去很长一段时间内制约着燃料动力电池车型发展的重大短板。在过去，这个质子交换膜的材料是铂，铂可以说是非常昂贵(做钻戒的材料)。所以在很长一段时间内，整个汽车产业研究的问题就在于如何降低燃料动力电池的成本。

伴随着2014年丰田Mirai的亮相，丰田也正式宣布突破了质子交换膜的技术难点。丰田以一种竹炭材料取代了铂作为质子交换膜，使得燃料动力电池车的成本得到了大幅度的降低，这也是丰田Mirai能够走向量产的重要保证。不仅如此，在2014年年末，丰田也正式开放了Mirai燃料动力电池车的技术专利，为这一技术的普及扫清了障碍。

阻碍氢燃料动力电池发展，除了技术上的难题外，就是配套设施成本上的问题。氢燃料充电站建设成本比纯电动汽车充电站成本高很多，就目前纯电动充电桩都没办法普及，更别提氢燃料充电站了。

写在最后

从目前来看，纯电动汽车通过电池技术的提升，在一定程度上解决了续航和充电时间的问题，宁德时代也正是利用三元锂离子电池成为国内动力锂电池第一供应商。不过氢燃料动力电池汽车，因为它能量高，排放更清洁，污染更少，无疑将会成为未来新能源汽车市场的主流动力选择。目前除了丰田、通用等全球车企外，自主品牌长城也与宝马签订协议假如氢燃料动力电池研发阵营，不过就解决氢燃料动力电池技术和充电站高成本建设等问题还是有些任重道远。