新能源電動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題。電池對于新能源電動汽車的發(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格是怎樣的？本文將全面介紹目前車載電池類型的問題。

 

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)的電動汽車電池，因?yàn)槠涑杀镜?，放電速度高。在北京奧運(yùn)會期間，有20輛電動車使用鉛酸電池為奧運(yùn)會提供運(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，以其為動力源的電動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，使用后廢棄會對環(huán)境造成污染。在車用電池的種類中，鎳氫動力電池剛剛進(jìn)入成熟階段，在混合動力電動汽車使用的電池系統(tǒng)中，它是唯一經(jīng)過實(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)有混合動力電池市場99%的份額是鎳氫動力電池。目前，世界上主要的汽車動力電池制造商主要包括日本的PEVE和Sanyo。PEVE占據(jù)了全球混合動力汽車鎳氫電池市場85%的份額。中國鎳氫電池在汽車上的應(yīng)用仍處于研究和開發(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)相對成熟，但作為汽車的動力電池使用時存在很大問題。目前，越來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力電池。因?yàn)殇囯x子動力電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高；比能量大；體積小；重量輕；循環(huán)壽命長；自放電率低；無記憶效應(yīng)；無污染等。

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

 

 

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

但是，由于電池很難實(shí)現(xiàn)完全均勻的充放電，多個電池組串聯(lián)后的單體電池會出現(xiàn)不平衡的充放電狀態(tài)，電池會出現(xiàn)欠充和過放。這種情況會導(dǎo)致電池性能急劇惡化，最終導(dǎo)致整個電池組無法正常工作，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，價格低廉。它已成為汽車電池類型的一個新選擇。

 

燃料電池

簡單地說，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：將氫氣送到陽極，通過催化劑的作用，氫原子中的兩個電子被分離。

 

 

兩個電子被陰極吸引，通過外部電路產(chǎn)生電流，失去電子的氫離子可以通過質(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，只要不斷向陽極提供氫氣，并及時帶走水，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，中間沒有燃燒過程，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

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爭，并在五年內(nèi)逐步被鋰電池和燃料電池取代。

 

 

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

一旦電動汽車的動力電池價格下降到200-300美元/千瓦時，使用電動汽車的成本將與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)。據(jù)預(yù)測，在各國相關(guān)政策的鼓勵下，2020年全球電動汽車對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，普通動力電池的價格可降至200-300美元/kwh

 

新能源汽車選擇三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池

對于新能源汽車來說，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、電池壽命和充電問題。

 

 

安全是任何其他活動的基本前提。在這方面，與LFP與NMC相比，磷酸鐵鋰電池具有明顯的優(yōu)勢。當(dāng)溫度達(dá)到180℃時，三元材料電池的陰極開始分解并產(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)條件相對惡劣，時間相對較長，給車主留下了充足的逃生時間。

在電池壽命方面，毫無疑問，能量密度更高的三元鋰電池有更多優(yōu)勢。但對于新能源汽車來說，根據(jù)其自身的使用場景，巡航里程是足夠的。否則，功率過大，電池過重，只會增加汽車的購買成本和耗電量，性價比極低。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技術(shù)來彌補(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，其充電功率就無法提高。