钜大LARGE | 点击量：508次 | 2021年11月18日
动力锂电池们的自白 纯电动汽车的“无奈”
新能源大军里，纯电动汽车因续驶里程相对较短、充电时间相对较长，令人望而止步，所以我们看到一个有趣的现象：大家都在计算购买混动车多少年后才能回本。混动是当下新能源的最佳绝决方法，那么纯电动为何不是当下最佳呢？
自19世纪，这个世界被第一盏电灯点亮，人类就再也不用为黑夜而迷茫。到了1990年，通用研发的第一款量产电动汽车EV-1开始投放市场，我们意识到，人类可以不再为石油而苟且，也可以拥有电池和远方。
时间到了21世纪，环境与能源问题日益严峻，面对异军突起的新能源车，传统汽油车似乎如临大敌。新能源大军里，纯电动汽车因续驶里程相对较短、充电时间相对较长，令人望而止步，所以我们看到一个有趣的现象：大家都在计算购买混动车多少年后才能回本。混动是当下新能源的最佳绝决方法，那么纯电动为何不是当下最佳呢？我觉这个得从最根本的电池说起。
说到电池，你可能会日夜感叹手机电池太渣，一日三冲，也可能空下会来槽槽Note7的电池炸掉了三星数百亿。其实在纯电动汽车领域，电池同样是一个令人抓狂的顽疾。目前市面上的混动车大多采用了镍氢电池，而纯电动汽车则采用了各式锂离子电池。接下来我们就来采访一下电池们，看看他们有什么话要讲吧。
铅酸电池的自白
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
我是一块重要是由铅及其氧化物制成的，以硫酸溶液为电解液的蓄电池。因为我出道早，技术成熟，所以我身价低(香菇蓝瘦)，因此被广泛应用于汽车蓄电池。上述的通用EV-1就是用了32块我的同胞作为重要动力源。
虽然我的工作温度范围宽、自放电率低、安全性能好，但是我经常被处理不当，也造成了不小的污染(深感惭愧)。当然我最重要的缺点还是单体电压较低，比能量也不高，只有30-45Wh/kg。有电瓶车的童鞋，可以尝试抱一下我，可不是一般的重。特斯拉的锂离子电池兄弟重达1000公斤左右，同等能量的我，要比锂离子电池重3倍(胖死你)，若用我作为重要动力源，那整车质量可就不敢想象了。故而目前我大多作为启动蓄电池。
镍镉电池的自白
多年前，大家可能都曾有过这样的经历，买来新的电子产品，总有个习惯，要先放光电，再连冲八个小时，激活电池。其实这就是我与生俱来的记忆效应(脑子不太好)，长期不彻底充电、放电，易在我体内留下痕迹，降低我的容量。
我虽然已经被研究透彻，自放电小、性能稳定，且几乎不用维修，但我自知有两个基因缺陷，有记忆效应，而且大家都说我体内有有毒金属-镍，会污染环境。因此我也就无缘电动汽车了(还是香菇蓝瘦)。
镍氢电池的自白
我是一块由氢离子和金属镍合成的电池，我在拥有镍镉电池兄弟优点的同时，不仅电量储备比镍镉电池多30%，最重要的是我无污染，且医生说我没有记忆效应(体检合格)。因此，我就成为目前市面上混动车动力锂离子电池的首选，占有率超过了90%。其中最著名的应该就是丰田的普锐斯了，从2001年进入市场后，无论怎么换代，对我始终都不离不弃(陪伴是最深情的告白)。
锂离子电池的自白
终于轮到我了，我是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。我最大的优点就是能量密度大，比能量达到了90-130Wh/kg，这还只是我们家族的平均水平。纯电动汽车，只能靠电池供应动力，若使用镍氢电池，在相同质量下，能量远远比不上我，失去了发动机，镍氢电池在纯电动汽车上，恐怕只能心有余而力不足，跑不了多远就该歇菜了。(没电是会呼吸的痛)。
在我的大家庭中，分支不少，但因为我们安全性能差(有点暴力倾向)，要极高电池管理水平才能管教我们，故而各家对我们家族众兄弟们的选择各有不同。
三元锂离子电池的自白
大名鼎鼎的特斯拉，就是使用了我，雪佛兰Volt也是，因为我身高65mm、腰围18mm，大家都叫我18650型三元锂离子电池(怎么那么随意)。我使用的是镍钴锰酸锂三元材料，比能量要比其他兄弟高，但我体积极小，单体容量也小，因此要大量的兄弟姐妹一起供应动力，但这也带来了成组困难，对控制系统要求极高。
这一壮举的实现，得益于特斯拉全球领先的电池管理系统。特斯拉电池组板由我们16组电池组串联而成，并且每组由444节兄弟姐妹，每74节并联形成。因此特斯拉ModelS电池板共有我们7104节18650型锂离子电池，我们的总质量在500KG左右(破迪尼斯记录了)，可以储存85度电。
但由于我们相对的不稳定性，特斯拉在电路板上使用了大量的电阻和电容进行信号调理，仅电路板的一面就有6组电信号的采集线路，并设置传感器，感知我们每块电池的工作状态和温度情况，从而保证我们每节单体电池的温度差异控制在±2°C内。简而言之就是要对我们每个单体都做到无微不至的“照料”。这种独有的技术也使特斯拉成为了这一领域的奇迹。
磷酸铁锂离子电池的自白
顾名思义，我就是使用了磷酸铁锂作为正极材料的电池。在各方面的性能都稍逊于三元锂离子电池，但在安全性方面要相对好一些，当然循环寿命理论上来讲，要也要高一些(可循环2000次以上)。因此虽然针对我的技术已经发展到瓶颈，但仍很有市场。
例如比亚迪E6就是使用的我，因为我安全性相对较高一些，因此电池管理方面不要苛刻的要求，大大降低了使用我的门槛。在比亚迪e6上，我大概重600kg左右(打破纪录啦)，可以储存65度电，当然e6在换取安全性的同时，行驶里程要稍微逊于特斯拉(有得必有失嘛)。
锰酸锂离子电池的自白
正极使用锰酸锂材料的我，除了高温性能相对较差，寿命较短以外(生来悲惨)，由于相比较钴、镍等稀有元素，锰元素储量丰富，故而我的身价也相对较低、安全性佳和低温性能好的优势，使我成为了动力锂离子电池的又一大选择。
最著名的电动汽车日产聆风，与其发展而来的启辰晨风都使用了我，例如晨风就征召了我们192节单体锰酸锂离子电池，电池单元以层叠结构的方式把我们捆成48个电池模块，总重276Kg，储电24度，行驶里程在180公里左右。
小结
听完了电池们的自白，我们来总结一下，电池仍然是目前人类科技发展的一个瓶颈，最重要体现在了能量密度上，车用电池成组后现在一般也就100~150Wh/kg的能量密度，汽油的这个数值大概是10000…所以哪怕你像乌龟相同背一车电池都不见得解决问题，所以无论是上述哪类电池，都还有巨大的发展空间。期待未来的某一天，我们可以真正甩掉石油这个“累赘”，换上电池的翅膀。
