鉅大LARGE | 點擊量:879次 | 2020年07月15日
有關電動汽車的動力鋰電池技術你了解多少
(文章來源:百家號)
新能源汽車時代拉開大幕,不少人開始考慮買電動汽車。電動汽車和燃油車,外觀上差別不大,開起來感覺也差不多,但車殼子里邊裝的東西,完全是兩碼事。平時我們愛說汽車有“三大件”:發(fā)動機、變速箱、底盤;到了電動汽車上,“三大件”就變成了:電池、電機、電控,假如再加上底盤,就成了“四大件”。
不懂點電池,買電動汽車是不是有點盲目了呢?能到車管所上牌的正規(guī)電動汽車,用的都是鋰離子電池。準確地說,是鋰離子電池。為啥叫鋰離子電池?因為這種電池的充放電過程,就是鋰離子在正負極之間來回搬家的過程。電池的正負極,就是鋰離子的兩個家,充電時,鋰離子從正極搬到負極里住,放電時,又從負極搬回正極里住。
鋰離子電池,是目前最技術最先進的電池之一。這種電池能量密度高,能存的電就多;循環(huán)壽命長,能充放電的次數就多,用的年頭也長?,F在用在電動汽車上的鋰離子電池,重要是兩種:磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。名子一聽就讓人心慌,瞬間想找出中學化學課本復習一下。算了,化學沒學好也沒關系,畢竟買電動汽車不用先去答一張化學試卷。簡單來說,“磷酸鐵鋰”、“三元鋰”,說的是電池的正極材料。
磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池,不能簡單說哪種好,只能說各擅勝場。磷酸鐵鋰離子電池勝在壽命長、安全性好、成本低,但能量密度和低溫性能稍遜;三元鋰離子電池勝在能量密度大,存電多,但安全性和壽命稍遜。
為何叫三元鋰離子電池?很簡單,因為電池的正極材料是三元鋰;什么是三元鋰?就是有三種元素,和鋰拉幫結派,組成了復合氧化物小團伙。說是三元,也不是固定的某三種元素,而是分了門派?,F在重要有兩個山頭:鎳鈷錳算一個,鎳鈷鋁算一個。
先說鎳鈷鋁。我國搞鎳鈷鋁(按元素的縮寫,業(yè)內又稱NCA)的時間比較短,這種電池有一些技術壁壘,目前重要是日本和韓國的公司在生產,特斯拉現在用的三元鋰離子電池,就是日本松下供應的鎳鈷鋁電池。國內主流的三元鋰離子電池,是鎳鈷錳電池(業(yè)內簡稱NCM)。雖然都叫鎳鈷錳,鎳鈷錳跟鎳鈷錳也不相同,不相同的地方,重要是正極材料中,三種東西的比例不相同。
假如把三元鋰離子電池拆開來說,重要是四部分:正極、負極、電解液、隔膜。正極和負極就不說了,是個電池都有,小學生都了解是什么意思;電解液好比是公路,鋰離子在正負極之間來回搬家,就是通過電解液這條公路;隔膜的原理復雜些,大家只要了解,這玩意兒是用來隔離正負極的就行,不隔離,不就短路了?
三元鋰離子電池能存多少電,重要看正極材料。正極材料就是鋰離子的家,這個家的房間多,住的鋰離子就多,電池的容量就大。而房間多不多,重要就是看鎳鈷錳這三種東西的比例怎么搭配。簡單來說,“三元”中的鎳,重要管的是容量;鈷,重要管的是壽命(充放電次數);錳,重要管的是穩(wěn)定。換句話說,鎳多,電池容量就大;鈷多,電池壽命就長;錳多,電池安全性就好。
為了提高三元鋰離子電池的容量,就要提高正極中鎳的比例。所以你看,鎳的比例在不斷提高,從早期的NCM111,到近兩年的NCM523、NCM611,再到今年紛紛上馬的NCM811,電池能量密度越來越大,鎳用得也是越來越生猛。比如蔚來的ES8用的還是NCM523,ES6就一躍而成NCM811。廣汽新能源的AionS、吉利的幾何A等,紛紛用NCM811提升續(xù)航里程,造車新勢力當然不會示弱,小鵬、合眾等也有811電池車型上市。
鎳用得多,鈷和錳的比例必然會減少。電池的壽命和穩(wěn)定性是不是會受影響?理論上會,但從技術上解決問題也不是不可能,誰了解呢!哪種電池誰會是勝者?現在唱主角的無疑就是三元鋰離子電池,而且是“高鎳”的三元鋰離子電池。這一方面是政策原因,續(xù)航里程長、電池能量密度高的電動汽車,能拿到的財政補貼就多;另一方面是各汽車廠商要搶風頭,搞續(xù)航里程競賽,好像誰家的車續(xù)航長,誰家的技術就先進。
隨著補貼政策的“退坡”和退出,三元鋰離子電池的“高鎳”沖動可能會冷靜一下。而隨著磷酸鐵鋰技術的進步,與三元鋰互爭雄長也在意料之中。比亞迪八月份透露,將于明年5-六月份推出的全新一代鐵鋰離子電池,體積比能量密度將提升50%,壽命長達8年120萬公里,成本還可以節(jié)約30%。有分析說,磷酸鐵鋰的能量密度有望與622三元鋰離子電池媲美,誠如此,再有安全性好、壽命長、成本低的加持,磷酸鐵鋰離子電池未嘗不會再回舞臺中央。
再過幾年,就要看固態(tài)鋰離子電池了。固態(tài)鋰離子電池,電解質由液體變成了固體,電容量大、充電速度快,又沒有電解液泄漏起火的風險,可謂理想的動力鋰電池。全球已經有幾家公司推出了固態(tài)電池的原型電池,也許三五年之內,這種電池就會異軍突起。