電動(dòng)動(dòng)力系統五大電池材料：誰(shuí)更兼具性?xún)r(jià)比？

　　現如今，電池制造商正在大力推廣電動(dòng)汽車(chē)，而如何選擇一款適合需求并且續航能力充足，價(jià)格、性能安全性各方面都不錯的動(dòng)力電池顯得尤為重要。相對較新的鎳氫電池，比鋰電池更便宜、更安全，也更適用于電動(dòng)動(dòng)力系統。

　　電動(dòng)動(dòng)力系統中沒(méi)有理想的競爭者，因此鋰電池仍然是一個(gè)很好的選擇。圖1示出了5種備選電池，其中鋰鎳錳鈷(NMC)電池、磷酸鋰電池和鋰錳電池具有一定的優(yōu)越性。在消費類(lèi)電子產(chǎn)品中最流行的鈷酸鋰電池(未列出)這種最高的能量密度的“電腦電池”雖然被特斯拉和Smart Fortwo ED用作電動(dòng)車(chē)的電源，但由于其高昂的價(jià)格等劣勢并不適合大量應用的在一般電動(dòng)車(chē)中。人們需要在安全性、比能量、成本和高溫性能等方面做出折衷的選擇。

　　圖1 電動(dòng)車(chē)電池 挑戰、機遇及2020年展望

　　注：在軸線(xiàn)上形狀越向外延伸，電池就越好。

　　圖1比較了5種電池在安全性、比能量(也稱(chēng)為容量)、比功率(電池的大倍率充放電的能力)、電池的高低溫性能、壽命(包括使用壽命和儲存壽命)以及成本 6個(gè)指標的性能。但圖中沒(méi)有提及充電時(shí)間，如果有合適的電源插座可用，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統的所有電池都可以快速充電，超快速充電是個(gè)例外情況，不過(guò)大多數用戶(hù)還是能夠接受幾個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間的。圖1 也沒(méi)有列出自放電性能——這是另一個(gè)需要重視的電池特性，在一般情況下，鋰電池自放電速率較低，如果電池是新的，自放電幾乎可以忽略不計。然而，因受熱引起的電池的老化會(huì )加速電池的自放電并引起電池管理上的問(wèn)題。在電動(dòng)汽車(chē)可選的電池類(lèi)型中，磷酸鋰電池比其他電池系統自放電速率都高。

　　圖 1中的五種電池的性能圖雖然不完全一樣，但是卻比較相似，沒(méi)有一種電池可以脫穎而出。 例如，NCA雖然具有高容量，但是在安全方面卻不敵磷酸鋰電池，但磷酸鋰電池容量很低。沒(méi)有完美的電池，汽車(chē)制造商就通過(guò)設計電池組合來(lái)彌補某方面性能的不足。因此電池制造商一般是根據訂單要求來(lái)設計電池，強化應用所需的重要特性。下面是一個(gè)電動(dòng)動(dòng)力系統中電池的幾個(gè)重要指標。

　　圖2

　　安全性：是選擇電動(dòng)汽車(chē)電池的最重要的指標之一。一次意外在媒體和輿論的放大下就可能使大眾否定這款電動(dòng)汽車(chē)。類(lèi)似的問(wèn)題在100年前也是發(fā)生過(guò)的，例如蒸汽引擎和汽油坦克爆炸。人們主要關(guān)心的就是電池的熱失控。用堅固的配件及精心設計的安全電路應該可以基本解決這個(gè)問(wèn)題，但仍然可能存在風(fēng)險。電池經(jīng)過(guò)濫用和長(cháng)時(shí)間的使用后必須確保其安全性。

　　壽命：反應了電池的循環(huán)次數和儲存壽命。大多數電動(dòng)汽車(chē)的電池壽命可以保證汽車(chē)在使用8 - 10年內，充電一次能夠行駛160公里(約100英里)。電池老化引起的電池容量衰減是一個(gè)很?chē)乐氐膯?wèn)題(尤其是在炎熱的氣候里)。而汽車(chē)制造商缺少用戶(hù)在不同的條件和氣候下電池的老化數據。因此廠(chǎng)商通常會(huì )增大電池組的尺寸來(lái)補償電池容量的損失，以保證汽車(chē)在規定年限內能正常使用。

　　電池的高低溫性能：反映了電動(dòng)車(chē)中的電池在極熱的夏天和很低的溫度下的性能。不像內燃機能在大的溫度范圍內正常工作，電動(dòng)汽車(chē)電池對溫度的要求比較高。當車(chē)輛的動(dòng)力來(lái)源僅僅只有電池的時(shí)候，那調節電池的溫度、車(chē)內部的加熱以及降溫所需要的能量也將都來(lái)自電池。

　　比能量：即電池單位重量中含有的能量，反應了汽車(chē)可行駛里程。人們清楚地認識到，電池單位重量輸出的能量?jì)H占化石燃料的1%。 汽油1kg(1.4升0.37加侖)產(chǎn)能約12kWh，而1kg電池只有120Wh左右。但是我們要知道，電動(dòng)機效率高于90%，而內燃機只有30%左右。盡管效率差這么大，電池的儲能能力不提高2-4倍是不可能和內燃機相提并論的。

　　比功率：與汽車(chē)的加速能力有關(guān)，大多數電動(dòng)汽車(chē)電池比功率都不低。電動(dòng)機與相同馬力的內燃機相比有更好扭矩比。

　　成本：這是電動(dòng)汽車(chē)的主要劣勢。BCG預測，很難將電池的目標成本限定在$250-400/KWh。而且還有別的因素促使成本增加，比如規定安全保護電路，電池管理狀態(tài)，環(huán)境溫度控制保持，和8-10年的保修期。這些因素導致電池的價(jià)格相當于一臺非電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)錢(qián)，基本上電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)錢(qián)要再翻一倍。