詳解電動(dòng)汽車(chē)電池的分類(lèi)

電池作為的動(dòng)力源，一直以來(lái)被視為電動(dòng)車(chē)發(fā)展的重要標志性技術(shù)，也是制約電動(dòng)車(chē)發(fā)展的重要瓶頸，其性能好壞直接關(guān)系到整車(chē)續航里程的長(cháng)短。

電動(dòng)車(chē)電池分類(lèi)

電池的分類(lèi)電池從廣義上講主要可分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類(lèi)，其中化學(xué)電池和物理電池已經(jīng)應用于量產(chǎn)中，而生物電池則被視為未來(lái)電動(dòng)車(chē)電池的重要發(fā)展方向之一。

電動(dòng)車(chē)電池分類(lèi)表

化學(xué)電池

化學(xué)電池是目前電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域應用最為廣泛的電池種類(lèi)，如鎳氫電池、、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一范疇。從結構角度上講，其可進(jìn)一步分成蓄電池及燃料電池兩大類(lèi)別，我們目前所見(jiàn)的絕大多數電動(dòng)車(chē)都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅動(dòng)，如豐田普銳斯、MODEL S(參配、圖片、詢(xún)價(jià)) 等。當然，這里所講的蓄電池并不是我們日常所講的汽車(chē)電瓶，而是對可重復充電電池的統稱(chēng)，其中車(chē)載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細分門(mén)類(lèi)的一種。

1、

鋰電池是目前電動(dòng)車(chē)上最常用的電池種類(lèi)之一，雖然其從1970年誕生至今時(shí)間并不算長(cháng)，但憑借能量密度高、循環(huán)使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)迅速占據了電動(dòng)汽車(chē)電池市場(chǎng)的絕大部分江山。如今，在售電動(dòng)汽車(chē)配備的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池及兩種，且這兩種電池在自身特點(diǎn)上存在顯著(zhù)差異，因此我們有必要對其進(jìn)行一番細致的講解與對比。

2、磷酸鐵鋰電池為什么安全?

對于電動(dòng)車(chē)用電池，大多數人可能都鮮有認知，因此，我們不妨舉個(gè)例子來(lái)幫助大家理解。最近，由比亞迪同戴姆勒共同出資成立的全新電動(dòng)車(chē)品牌騰勢(參配、圖片、詢(xún)價(jià)) 即將上市銷(xiāo)售，而其所搭載的正是磷酸鐵鋰電池。相比于早期的，磷酸鐵鋰電池在能量密度上并未有太大差別，約為100-110Wh/kg，但其熱穩定性是目前車(chē)用鋰電池中最好的，當電池溫度處于500-600℃高溫時(shí)，其內部化學(xué)成分才開(kāi)始分解，而同屬鋰電池的在180-250℃時(shí)就內部化學(xué)成分就已處于不穩定狀態(tài)。換而言之，磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指，也正因如此，其也成為目前電動(dòng)車(chē)電池的主要門(mén)類(lèi)之一。

3、特斯拉為何選擇三元鋰電池?

與磷酸鐵鋰電池相比，特斯拉MODEL S使用的三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,這也就意味著(zhù)同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續航里程更長(cháng)。不過(guò)其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，當自身溫度為250-350℃時(shí)，內部化學(xué)成分就開(kāi)始分解，因此對電池管理系統提出了極高的要求，需要為每節電池分別加裝保險裝置，除此之外，由于單體體積很小，所以單車(chē)要的電池單體數量非常龐大，以MODEL S為例，7000余節18650三元鋰電池才能滿(mǎn)足一輛車(chē)的裝配用量，這無(wú)疑又為電池管理系統進(jìn)一步加大了控制難度。因此，目前市場(chǎng)在售車(chē)型中，只有特斯拉一家使用的是三元鋰電池。

4、鎳氫電池更注重充放電控制

鎳氫電池是目前除鋰電池外另一主流電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池種類(lèi)，于上世紀90年代后逐漸發(fā)展開(kāi)來(lái)，如以豐田普銳斯為代表的很多混合動(dòng)力汽車(chē)均采用此類(lèi)電池作為儲能元件。其能量密度與普通的鋰電池差距并不大，約為70-100Wh/kg，但由于電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰電池大上一些。

與鋰電池一樣，鎳氫電池也需要電池管理系統，不過(guò)其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區別，主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應”，即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì )出現衰減，而過(guò)度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗(鋰電池此項特性幾乎可忽略不計)。因此對于廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，鎳氫電池控制系統在設定上都會(huì )主動(dòng)避免過(guò)度充放電，如將電池的充放電區間人為控制在總容量的一定百分比范圍內，以降低容量衰減速度。

5、燃料電池是未來(lái)汽車(chē)最理想能源

燃料電池其實(shí)不是“電池”，準確地說(shuō)是一個(gè)大的發(fā)電系統。其因能量轉換效率高、無(wú)污染、壽命長(cháng)、運行平穩等特點(diǎn)被業(yè)界公認為未來(lái)汽車(chē)的最佳能源。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，燃料電池是通過(guò)化學(xué)反應將化學(xué)能轉換為電能的一種裝置，而能量的來(lái)源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生的。

理論上講，燃料電池能采用的燃料種類(lèi)很多，甚至是傳統內燃機所用燃料均可，不過(guò)真正能起電化學(xué)反應的，僅僅是其中的氫和氧化劑中的氧，因此，氫燃料電池是目前燃料電池的研究核心。

就當今市場(chǎng)而言，燃料電池汽車(chē)離我們并不遙遠。據此前報道，世界首款量產(chǎn)燃料電池汽車(chē)豐田FCV將于明年3月在日本正式銷(xiāo)售。該車(chē)配備了兩個(gè)70MPa的高壓燃料堆，輸出功率為122Ps(90kW)，續航里程可達700km(日本JC08工況下)。除此之外，其添加燃料僅需3分鐘，相比傳統電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間要快上很多。目前在日本與之相關(guān)的各種政策也緊羅密布地相繼制定出臺，不過(guò)國內何時(shí)能夠買(mǎi)到還不得而知，只能再耐心等待一段時(shí)日。

物理電池

物理電池顧名思義，就是依靠物理變化來(lái)提供、儲存電能的電池統稱(chēng)，如超級電容、飛輪電池等都屬于物理電池的家族成員。

超級電容功率密度高但電池容量小

超級電容是一種介于傳統電容與電池之間的電源元件，其主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，期間不發(fā)生化學(xué)反應，因此被歸為物理電池的范疇。與之前所介紹的化學(xué)電池相比，超級電容三大明顯優(yōu)勢，首先，其反復充放電達數十萬(wàn)次(傳統化學(xué)電池只有幾百至幾千次)，壽命上要比化學(xué)電池高出很多;其次，超級電容在充放電時(shí)的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿(mǎn)足車(chē)輛更加寬泛的電力需求;第三，工作環(huán)境適應能力更佳，通常室外溫度在-40℃-65℃時(shí)，其都能穩定正常工作(傳統電池一般為-20℃～60℃)。

當然，有優(yōu)勢就會(huì )有不足，能量密度低就是制約超級電容發(fā)展的首要瓶頸，所以，目前其主要應用于車(chē)輛啟動(dòng)系統、軍事及少量公交車(chē)輛，至于是否可作為家用車(chē)動(dòng)力電源使用，還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。

飛輪電池目前僅作為輔助電池使用

飛輪電池是上世紀90年代提出的一種新概念電池，也屬于物理電池的一種。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用類(lèi)似飛輪轉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能量的原理來(lái)實(shí)現自身充放電的。在2010年10月美國勒芒系列賽最后一輪中，保時(shí)捷911 GT3混合動(dòng)力賽車(chē)就首次正式使用飛輪電池技術(shù)，而其便是鼎鼎大名的保時(shí)捷918 Spyder的前身。不過(guò)這兩款車(chē)型的飛輪電池均僅作輔助能源使用，其功能類(lèi)似于我們常見(jiàn)的制動(dòng)能量回收系統。即便如此，我們依然有理由相信，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展及價(jià)格進(jìn)一步降低，飛輪電池的應用前景將十分廣闊。