新能源電動(dòng)汽車最重要的組成部分之一是電池，而阻礙新能源汽車發(fā)展的原因之一是電池的充電問(wèn)題。電池對(duì)于新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展至關(guān)重要。車輛電池的類型有哪些？各類車用電池的性能和價(jià)格是怎樣的？本文將全面介紹目前車載電池類型的問(wèn)題。

 

五種類型的汽車電池

汽車電池的類型包括鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳金屬氫化物電池、鋰電池、磷酸鐵鋰電池和燃料電池。

 

鉛酸電池

作為汽車電池類型中相對(duì)成熟的技術(shù)，鉛酸電池仍然是唯一可以大規(guī)模生產(chǎn)的電動(dòng)汽車電池，因?yàn)槠涑杀镜?，放電速度高。在北京奧運(yùn)會(huì)期間，有20輛電動(dòng)車使用鉛酸電池為奧運(yùn)會(huì)提供運(yùn)輸服務(wù)。然而，鉛酸電池的比能量、比功率和能量密度都很低，以其為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車不可能有良好的速度和巡航里程。

 

 

鎳鎘電池和鎳金屬氫化物電池

雖然性能優(yōu)于鉛酸電池，但它含有重金屬，使用后廢棄會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在車用電池的種類中，鎳氫動(dòng)力電池剛剛進(jìn)入成熟階段，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車使用的電池系統(tǒng)中，它是唯一經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；碾姵叵到y(tǒng)。

現(xiàn)有混合動(dòng)力電池市場(chǎng)99%的份額是鎳氫動(dòng)力電池。目前，世界上主要的汽車動(dòng)力電池制造商主要包括日本的PEVE和Sanyo。PEVE占據(jù)了全球混合動(dòng)力汽車鎳氫電池市場(chǎng)85%的份額。中國(guó)鎳氫電池在汽車上的應(yīng)用仍處于研究和開(kāi)發(fā)階段。

 

鋰電池

傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等類型的汽車電池技術(shù)相對(duì)成熟，但作為汽車的動(dòng)力電池使用時(shí)存在很大問(wèn)題。目前，越來(lái)越多的汽車制造商選擇使用鋰電池作為汽車電池類型的動(dòng)力電池。因?yàn)殇囯x子動(dòng)力電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高；比能量大；體積??；重量輕；循環(huán)壽命長(zhǎng)；自放電率低；無(wú)記憶效應(yīng)；無(wú)污染等。

目前，阻礙動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸是：安全性能和汽車動(dòng)力電池的管理制度。在安全性能方面，由于鋰離子動(dòng)力電池能量密度高、工作溫度高、工作環(huán)境惡劣，加上以人為本的安全理念，用戶對(duì)電池安全提出了很高的要求。

 

 

在汽車動(dòng)力電池的管理系統(tǒng)方面，由于汽車動(dòng)力電池的工作電壓為12V或24V，而單個(gè)動(dòng)力鋰離子電池的工作電壓為3.7V，因此需要通過(guò)串聯(lián)多個(gè)電池來(lái)提高電壓。

但是，由于電池很難實(shí)現(xiàn)完全均勻的充放電，多個(gè)電池組串聯(lián)后的單體電池會(huì)出現(xiàn)不平衡的充放電狀態(tài)，電池會(huì)出現(xiàn)欠充和過(guò)放。這種情況會(huì)導(dǎo)致電池性能急劇惡化，最終導(dǎo)致整個(gè)電池組無(wú)法正常工作，甚至報(bào)廢，從而大大影響電池的使用壽命和可靠性。

 

磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池也是鋰電池的一種。它的比能量不到氧化鈷鋰電池的一半，但它安全性高，循環(huán)次數(shù)可達(dá)2000次，放電穩(wěn)定，價(jià)格低廉。它已成為汽車電池類型的一個(gè)新選擇。

 

燃料電池

簡(jiǎn)單地說(shuō)，燃料電池是一種直接將燃料和氧化劑中存在的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。最有希望在汽車中使用的是質(zhì)子交換膜燃料電池。其工作原理是：將氫氣送到陽(yáng)極，通過(guò)催化劑的作用，氫原子中的兩個(gè)電子被分離。

 

 

兩個(gè)電子被陰極吸引，通過(guò)外部電路產(chǎn)生電流，失去電子的氫離子可以通過(guò)質(zhì)子交換膜，在陰極與氧原子和電子重新結(jié)合，形成水。由于氧氣可以從空氣中獲得，只要不斷向陽(yáng)極提供氫氣，并及時(shí)帶走水，燃料電池就可以持續(xù)提供電能。

由于燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間沒(méi)有燃燒過(guò)程，所以它不受卡諾循環(huán)的限制。目前，在各類汽車電池中，燃料電池系統(tǒng)的燃料到電能的轉(zhuǎn)換效率為45%至60%，而火力發(fā)電和核電的效率約為30%至40%。

 

新能源汽車電池的發(fā)展趨勢(shì)

在新能源汽車的發(fā)展中，鎳金屬氫化物電池技術(shù)最為成熟，在未來(lái)三年內(nèi)仍將是汽車電池的主流類型。此后，鎳氫電池技術(shù)將與磷酸鐵鋰和氫燃料電池競(jìng)爭(zhēng)，并在五年內(nèi)逐步被鋰電池和燃料電池取代。

 

 

從價(jià)格走勢(shì)來(lái)看，目前快速充電鋰離子動(dòng)力電池的車用電池類型價(jià)格約為1600元/千瓦時(shí)，普通鋰離子動(dòng)力電池的價(jià)格約為500元/千瓦時(shí)。根據(jù)目前美國(guó)汽油和電力的價(jià)格走勢(shì)，在車輛的整個(gè)使用壽命內(nèi)，使用電池壽命為100公里的快速充電鋰離子動(dòng)力電池電動(dòng)汽車的成本比性能相當(dāng)?shù)钠蛢?nèi)燃機(jī)汽車高25%。

一旦電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池價(jià)格下降到200-300美元/千瓦時(shí)，使用電動(dòng)汽車的成本將與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)。據(jù)預(yù)測(cè)，在各國(guó)相關(guān)政策的鼓勵(lì)下，2020年全球電動(dòng)汽車對(duì)鋰離子的需求將接近50Gwh，2020年快速充電電池的成本有望降至400-500美元/kwh，普通動(dòng)力電池的價(jià)格可降至200-300美元/kwh

 

新能源汽車選擇三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池

對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，核心是電池，占汽車成本的40%至60%。目前，汽車電池的種類很多，最主要的技術(shù)路線是三元鋰電池路線和磷酸鐵鋰電池路線。作為消費(fèi)者，應(yīng)該如何選擇？電池不僅影響新能源汽車的電池壽命，還直接影響到很多性能。其中，消費(fèi)者最關(guān)心的是安全性、電池壽命和充電問(wèn)題。

 

 

安全是任何其他活動(dòng)的基本前提。在這方面，與LFP與NMC相比，磷酸鐵鋰電池具有明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)溫度達(dá)到180℃時(shí)，三元材料電池的陰極開(kāi)始分解并產(chǎn)生大量的氧氣，這些氧氣將與電池內(nèi)的溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后產(chǎn)生大量的熱量，形成連鎖反應(yīng)。但是，由于磷酸鐵鋰電池車的正極可以承受800℃的溫度，所以火災(zāi)條件相對(duì)惡劣，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，給車主留下了充足的逃生時(shí)間。

在電池壽命方面，毫無(wú)疑問(wèn)，能量密度更高的三元鋰電池有更多優(yōu)勢(shì)。但對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，根據(jù)其自身的使用場(chǎng)景，巡航里程是足夠的。否則，功率過(guò)大，電池過(guò)重，只會(huì)增加汽車的購(gòu)買成本和耗電量，性價(jià)比極低。核心是要快速補(bǔ)充電量。

就電池本身的化學(xué)特性而言，三元鋰電池的充電速度較快，因?yàn)槠潆妷狠^高，在相同電流下的充電功率較大。磷酸鐵鋰電池可以通過(guò)技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)這一不足。三元鋰電池汽車的車載電壓很高，但如果充電樁的電壓低，其充電功率就無(wú)法提高。