钜大LARGE | 点击量:2148次 | 2020年11月18日
新能源电池汽车一般用什么电池做动力呢?
1、镍氢新能源电池与油混合动力的新能源汽车
目前用于混合动力车上的电池大致有三类:铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池质量重,不能快充深放,循环寿命短已经被淘汰;锂离子电池具有大电流性能,并且价格高,但存在一定安全问题,但是随着电池技术的发展,磷酸铁锂离子电池的出现,让锂离子电池作为动力源成本更加有竞争力的选择。镍氢电池虽然技术比较成熟,安全性也不错,也没有环境污染方面的问题,但是镍氢电池有优势也有劣势:
(1)镍氢电池具有良好的快速充电性能
(2)镍氢电池具有良好的低温性能
1)低温放电
镍氢电池采用碱性电解质水溶液,最低可-40℃放电,-20℃下可2C~3放电锂离子电池采用有机电解质溶液,低温下电阻迅速增大,0C下性能已大大衰减,不能满足-10℃下正常使用要求。
2)低温充电
低温快充型镍氢电池最低可-40℃充电,-30℃以上可1C快速充电,-20℃以上可3C或2C快速充电。
锂离子电池-5℃下不能充电,否则易导致安全性风险。
(3)镍氢电池具有良好的环保性和可回收性
镍氢电池不含剧毒物质,重要成分为镍、稀土,回收价值高(有残余价值),回收难度小,基本可全部回收再利用,可持续发展。
2、锂离子电池新能源纯电动汽车
因为固有化学属性,磷酸铁锂离子电池电压低,能量密度大概在140Wh/kg左右;而三元锂离子电池电压高,能量密度基本在240kWh/kg。这也就是说,在相同电池重量下,三元锂的能量密度是磷酸铁锂离子电池能量密度的1.7倍。
目前来说,三元锂离子电池有NCM523、NCM622和NCM811三种,其中NCM811电池是主流应用电池。鲜为人知的是,这三类电池命名方式均源自正极材料镍钴锰的比例,譬如811电池,正极材料重要是用80%镍、10%钴和10%锰,简单的来说就是在之前的三元锂离子电池基础上面,将电极的材料变成了8:1:1。
值得注意的是,因为对电池续航要求的不断上升,高镍NCM811是电池发展重点突破方向。而选择它的重要原因是:镍元素含量的升高会促使三元(镍钴锰)正极材料的比容量上升,进一步可扩大电芯的能量密度,而电能存储量会随着能量密度的增大上升。
事实上,在三元锂离子电池出现之前,NCA电池是新能源车动力源的主流,而经过某机构对NCA和NCM811电池的测试,发现只要使用5%钴的NCA在性能上要比钴含量10%的NCM811电池更占有优势,但因为镍钴铝电池制作工艺、成本都高,而且技术掌握在日韩公司手里,所以现在国内公司重要研发镍钴锰电池。
安全性:磷酸铁锂离子电池大于三元锂离子电池
因为材料原因,磷酸铁锂离子电池热稳定性是最好的,电热峰值大于350℃,当温度处于500-600℃内部化学成分才会开始分解。但其耐低温性能较差,容量3500mAh的电池,在零下10℃环境中工作,100次充放电循环以后,电池就处于报废状态。
相比较之下,三元锂离子电池材料不稳定,经常在200度左右就容易发生分解,并且在高温用途下电解液会迅速燃烧,引发连锁反应,甚至引起车辆发生自燃!所以,现在很多搭载三元锂离子电池的新能源车,都要加入过温防护和电池管理系统来保护电池。
不过,三元锂离子电池的低温性能要比磷酸铁锂离子电池好。在低温状态下,磷酸铁锂离子电池充放电的下限值为-20℃,而三元锂离子电池的下限值为-30℃,低温放电性能更好。据测试,在相同低温条件下,三元锂离子电池的低温续航里程衰减不到15%。
相比较之下,三元锂离子电池材料不稳定,经常在200度左右就容易发生分解,并且在高温用途下电解液会迅速燃烧,引发连锁反应,甚至引起车辆发生自燃!所以,现在很多搭载三元锂离子电池的新能源车,都要加入过温防护和电池管理系统来保护电池。
不过,三元锂离子电池的低温性能要比磷酸铁锂离子电池好。在低温状态下,磷酸铁锂离子电池充放电的下限值为-20℃,而三元锂离子电池的下限值为-30℃,低温放电性能更好。据测试,在相同低温条件下,三元锂离子电池的低温续航里程衰减不到15%。
寿命:磷酸铁锂离子电池大于三元锂离子电池
电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减,一般电动汽车电池充满后有效电量衰减到原有80%电量以下就代表要更换电池,更换标准和手机电池是相同的。
正常来讲,磷酸铁锂离子电池完全充放电循环次数可达3500次,之后每充放电一次,电量衰减一次,多次衰减后到原有电量的80%以下。换算成时间,每天充放电一次,磷酸铁锂离子电池将近10年才会开始走向衰减,更换电池。
不同于磷酸铁锂离子电池,三元锂离子电池比磷酸铁锂寿命短一些,完全充放电循环超过2000次就会开始出现衰减现象,时间一般是6年左右。不过,通过电池管理等方法可以稍微延长一点电池寿命,但也仅是稍加延缓而已。
当然,电池组的寿命并非是单体电池寿命简单的总和。作为组合体,只有当电池组里面的多个电池单体性能高度一致时,电池组的寿命才能发挥出接近单体电池的水平。
制造成本:三元锂离子电池大于磷酸铁锂离子电池
在电池成本上,磷酸铁锂离子电池也有巨大优势,它没有贵重金属(镍钴金属元素),所以在生产成本上较低。三元锂离子电池使用了镍钴锰多种材料,并且高镍电池的生产要比较严格的工艺环境,目前成本比较高。
其次,这些年,锂、钴等金属资源面对稀缺问题,尤其是金属钴,价格一路飞涨,报价20万元/吨以上。而一吨电解镍的价格,现在也就11万元左右。所以,很多电池公司不得不往811发展,提升镍含量,降低钴含量,进而降低成本。
书归正传,综合电池能量密度、低温性能、安全性、使用寿命以及成本来看,磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池是各有优势,但若非要说谁输谁赢,还真的难以下定论。
不过,现在特斯拉已经在研发固态电池了,所以套用理想汽车创始人李想的一句话:磷酸铁锂离子电池属于大巴,三元锂离子电池属于乘用车,而固态电池属于未来。
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