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新能源電池深度解析
新能源電池深度解析
更新时间:2024-07-23 01:18:28

随着環保,能源政策的推行,新能源車發展迅速,市面上湧現出大量新能源汽車制造商,新能源汽車逐漸成為市場新秀,目前對于新能源車,市場主要關心三個問題:續航,充電和安全,這三個問題的關鍵就在于新能源汽車的核心部件-電池。

電池的分類按照類型分:化學、物理和生物電池三種,若是按結構來講,又可以分為蓄電池和燃料電池兩大類别。

從類型上來說,目前市面上的新能源電池都屬于化學電池,常見的有鉛酸、钛酸锂、钴酸锂、磷酸鐵锂、鎳钴錳、鎳钴鋁五種動力電池。而市面上流通最廣泛的當屬磷酸鐵锂和三元锂電池,這兩款電池能量密度更高,性能更穩定,是新能源汽車的主流選擇。就此來說說這兩款電池的區别。

01磷酸鐵锂電池

指用磷酸鐵锂作為正極材料的锂離子電池,誕生于20世紀90年代,德州大學John Goodenough教授帶領A.K.Padhi等人發現磷酸鐵锂具有可逆性地遷入脫出锂的特性是一款相對成熟的電池,該電池具有安全性高,使用壽命長,制造成本低等優勢。 目前新能源行業龍頭企業比亞迪就是最早從磷酸鐵锂入手的,而且确實也取得了非凡的成就,使其在電動汽車領域幾乎是遙遙領先。

02三元锂電池

是指正極材料使用鎳钴錳酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者鎳钴鋁酸锂的三元正極材料的锂電池,三元複合正極材料是以鎳鹽、钴鹽、錳鹽為原料。是近階段大力發展研究的新型電池,與磷酸鐵锂電池相比,最大的優勢就是能量密度高,能量密度是是評價電池性能優劣的一項重要指标。一般來講,能量密度越高,單位重量或體積下電池内含有的電能就越高,可為車輛提供的續航裡程也就越遠。因為固有化學屬性,磷酸鐵锂電池電壓低,能量密度大概在140Wh/kg左右;而三元锂電池電壓高,能量密度基本在240kWh/kg。這也就是說,在相同電池重量下,三元锂的能量密度是磷酸鐵锂電池能量密度的1.7倍。

兩種電池的優劣勢

安全性方面:磷酸鐵锂要優于三元锂電池,因為材料原因,磷酸鐵锂電池熱穩定性是最好的,電熱峰值大于350℃,當溫度處于500-600℃内部化學成分才會開始分解。而三元锂電池材料不穩定,經常在200度左右就容易發生分解,并且在高溫作用下電解液會迅速燃燒,引發連鎖反應,甚至引起車輛發生自燃。

低溫方面:三元锂電池性能要優于磷酸鐵锂電池,尤其在冬季氣溫較低的北方,三元锂電池表現更加優異。

電池壽命:磷酸鐵锂電池完全充放電循環次數可達3500次,之後每充放電一次,電量衰減一次,換算成時間大概是10年左右,三元锂電池比磷酸鐵锂壽命短一些,完全充放電循環超過2000次就會開始出現衰減現象,換算成時間大概是10年左右。 制造成本:三元锂電池大于磷酸鐵锂電池,三元锂電池使用了鎳钴錳多種材料,并且高鎳電池的生産需要比較嚴格的工藝環境,目前成本比較高。而磷酸鐵锂電池生産上不需要貴重金屬,因此成本是更加有優勢。

綜上所述,磷酸鐵锂和三元锂電池各有優勢,很難界定誰更加适合未來發展,目前特斯拉已經在研究固态電池了,綜合優點,改正缺點,未來應當屬于固态電池。而未來還有多種技術需要突破。

一、固态電池技術

目的:提升新能源汽車動力電池安全性與能量密度。

優勢:全固态锂電池當前能量密度約400Wh/Kg,而預估最大潛力值高達900Wh/Kg,且具有不可燃、無腐蝕、不揮發的特點,總體上固态電池具有高安全性能、高能量密度優勢。

當前發展狀況:全固态電池仍處于實驗室研發階段。

代表企業:甯德時代、比亞迪。

新能源電池深度解析(淺談新能源電池)1

二、鈉離子電池技術

目的:解決锂離子電池所需的锂礦資源高成本、熱穩定性差的問題。

優勢:具備高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低溫性能與高集成效率等優勢。

當前發展狀況:甯德時代已經發布了第一代鈉離子電池,但能量密度比三元锂離子差,産品性能還比較低。

代表企業:甯德時代、中科海鈉。

新能源電池深度解析(淺談新能源電池)2

三、扁線電機技術

目的:高功率密度、小型化是新能源汽車驅動電機的重要發展方向,可減少新能源汽車電量損耗進而提升續航裡程。

優勢:高功率密度、小型化是新能源汽車驅動電機的重點發展方向,可減少新能源汽車電量損耗進而提升續航裡程。

當前發展狀況:當前扁線電機的滲透率達到一定水平,但是還未達到商用水平。

代表企業:方正電機、上海電驅動。

新能源電池深度解析(淺談新能源電池)3

四、多合一電驅動系統技術

目的:新能源汽車對續航裡程、功率密度、能量利用效率的要求越來越高,電驅動系統向集成化、小型化和輕量化的方向快速發展。

優勢:多合一電驅動系統主要就是将電機、減速器、控制器等零部件集成,共享殼體線束等零件進行集成,達到輕量化和節約成本的目的。

當前發展狀況:目前已經發布的多合一電驅動系統有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一,最常見的還是三合一電驅動系統。

代表企業:比亞迪、華為。

新能源電池深度解析(淺談新能源電池)4

五、高比功率的燃料電池電堆

目的:燃料電池電堆是燃料電池系統的核心部件,其比功率決定了車載發動機的動力性能和成本。

優勢:高比功率的燃料電池電堆能在有限空間内實現高功率裝載,提升汽車動力性能同時在同樣功率輸出情況下,可以降低材料等硬件使用量,使電堆成本得到下降。

當前發展狀況:國産電堆的單堆功率取得一定的發展,已經達到國際水平,但是在比功率上仍存在進步空間。

代表企業:新源動力、捷氫。

新能源電池深度解析(淺談新能源電池)5

新能源汽車目前正處在蓬勃發展的階段,未來上述的技術有任何一種的突破,将有極大的概率影響現在的新能源汽車市場格局。

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