电池的种类对电动车性能会有哪些影响?
当前,电动汽车所使用的动力电池主要可分为磷酸铁锂电池和三元锂电池两种。不同的动力电池,对电动汽车的性能是有一定的影响的。1.加速性能。电动汽车加速性能主要取决于电机的输出扭矩,电机的输出扭矩越高,动力越强。电动汽车电机的高扭矩必须由动力电池的高倍率放电予以支持。在常温下,三元锂电池与磷酸铁锂电池的高倍率放电性能几乎没有多大的区别,因此电动汽车使用三元锂电池还是磷酸铁锂电池都不会对它的加速性能产生多少影响。相对来说,磷酸铁锂电池的低温适应性不如三元锂电池,在-20℃的条件下,三元锂电池的放电性能明显比磷酸铁锂电池更占优势。也就是说,在低温条件下,三元锂电池的放电倍率优于磷酸铁锂电池,此时,使用三元锂电池的电动汽车的加速性能将优于使用磷酸铁锂电池的电动汽车。2.安全性能。磷酸铁锂电池的能量密度比三元锂电池更低,因此,相同容量的磷酸铁锂电池比三元锂电池更重,进而影响到车辆的整备质量。电动汽车整备质量越重,刹车距离越长。因而,如果两辆电动汽车电池容量一样,使用磷酸铁锂电池的刹车距离更长。无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池,都是具有可燃性的。三元锂电池正极材料的分解温度在200℃左右,磷酸铁锂电池正极材料的分解温度在700℃左右。在实验室测试环境下,磷酸铁锂电池单体进行短路车速,基本不会出现着火的情况。所以,使用磷酸铁锂电池的电动汽车,抗燃烧的安全性较高。3.续驶里程。磷酸铁锂电池的能量密度最高为190kWh/kg,而三元锂电池的能量密度已经有突破300kWh/kg的产品面世。所以,电动汽车使用三元锂电池,续驶里程比使用磷酸铁锂电池更长。
消费者选购电动车的时候,最关心的就是车辆的电池了,因为电池是电动车的核心,也直接影响了车辆的续航里程,所以对于电池的要求也会比较高,如果我们多一些对电池的了解,就意味着能够选到更权威一些的电动车。我们今天就主要看看电动车里面的电池都有些什么种类?这些不同种类的电池对于电动车而言又有些什么影响呢?首先,大家耳濡目染的电动车的电池大多采用三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种,虽然它们都用在电动车上,但区别很大。对三元锂电池而言,它的能力密度比较高,也就意味着它的续航里程比较长,但缺点就是容易分解,对其安全装置要求会比较高一些;而磷酸铁锂电池,它的稳定性比较好,可以多次循环使用,安全性也得到了很好的体现。所以目前电动车配备磷酸铁锂电池的比较多一些。其次,除了以上介绍的两种电池之外,镍氢电池也是电动车的一种电池,在一些混动汽车里面也会偶尔听到这款电池的名称,它的体积稍微偏大一些,能量密度跟三元锂电池没有太多的区别,所以续航里程也比较可观,只不过在充电放电的过程中,这款电池特别容易损耗,所以衰减的速度比较快,也就意味着在更换成本比较高。当然,科学不断进步,氢能源燃料电池已经进入人们的视野,它自身通过一些能量的转换为汽车提供电能,作为一种新型的能源电池,比较环保,生成物没有污染,相对比较稳定,使用的寿命也能得到改善,所以对于未来的电动车而言,大有前景。总而言之,目前电动汽车的种类并不多,不同的电池对于电动车的影响也是不同的,相对而言,磷酸铁锂电池可以更好的满足目前市场的需求,但未来肯定会有更好的电池用在电动车上,也更好的服务用户。
现在在电动汽车领域使用的电池大致分为两种,一种是传统的也是历史最悠久的化学电池,一种就是现在电动汽车上最广泛应用的三元锂电池。作为之前传统的化学电池的代表比如铅酸蓄电池,这类电池的好处就是成本价格比较低,能够大幅度降低电动汽车的造车成本,而且由于发展历史悠久,发展配套比较成熟,所以不管在保养和维护方面都是比较的方便,但是缺点就是电池技术陈旧,在电动汽车的续航能力方面不足,也逐渐的被各大主流电动汽车厂商所放弃选择。锂电池的技术出现不过区区几十年,尤其现在作为新能源汽车领域的领头羊特斯拉对于三元锂电池的应用更是让很多的厂商跟风效仿。而且由于现在锂电池的高密度和高性能,使得现在电动汽车的续航里程不断增加,而且现在随着特斯拉放开自己的三元电池技术专利,使得各大厂商对于三元锂电池的制造成本不断降低,更加推动了锂电池对于电动汽车市场的应用。但是由于三元锂电池的高温结构不稳定,有些时候充电或者保养不当会造成电池短路甚至会引发高温自燃现象,所以在安全性方面还是有待于提高。
现在新能源车常用的电池种类大概有铅酸蓄电池、锂电池、镍氢电池这三种,其中锂电池的应用最广,也最具有实用性。其中,铅酸电池实际上就是目前很多传统汽车在用的蓄电池,由于成本相对比较低,目前还会应用在一些低速电动车上,不过它已经过时了。当前最普遍的,就是镍氢电池和锂电池。镍氢电池全称是金属氢化物镍电池,有方形的也有圆柱形的,因为正极采用镍氢化物、负极采用储氢合金,采用氢氧化钾为电解质而得名。它一般用于常规的混合动力车,目前丰田系的凯美瑞双擎、卡罗拉/雷凌双擎等用的就是这种镍氢电池。锂电池根据材料的不同,又分为许多种,目前应用成熟的主要为三元锂电池和磷酸锂电池,市面上采用锂电池的车型基本都是这两种电池。曾经,锂电池多以锰酸锂、磷酸锂、钴酸锂等二元化合物为主。如今主流已经发展到了采用三元锂化合物了,也就是所谓的三元锂电池。三洋、松下、索尼、LG、三星等世界上主流的电芯厂商,都已经推出了自己的三元锂电池。锂电池整体优点是零排放,环境友好,能耗低,加速度快,现阶段缺点是,充电慢,续航低,充电桩少导致充电难。三元电池较磷酸铁锂电池,主要有能量密度高,续航大,倍率性能好,充电快的优点。缺点就是没有磷酸铁锂安全。
目前主要应用的是动力电池有三种:磷酸铁锂电池、三元电池和钛酸锂电。边缘一点儿的还有钴酸锂电和锰酸锂电。评价动力电池我们一般从能量密度、振实密度(体积)、充放倍率、循环寿命、成本、安全性(高低温度稳定性)5个方面。1.磷酸铁锂电池,能量密度比高于钛酸锂电,低于三元锂电。振实密度差,充放倍率较好,循环寿命长于三元低于钛酸锂电,成本较低、高温安全稳定性好,低温衰减较大。重要应用于家用轿车、大巴。2.三元锂电,能量密度比高(三种电池里最高),振实密度好(三种电池中体积最小),充放电倍率较差,循环寿命一般(三种电池里最差),成本高于磷酸铁锂低于钛酸锂电,高温安全性较差(三种电池中最不稳定),低温表现相对要好。目前市场主流纯电动轿车使用。3.钛酸锂电,能量密度比低(三种电池里最低),振实密度一般,充放电倍率好(三种电池里最好),循环寿命最长,成本最高,安全性好(三种电池中最佳)。应用于公共交通领域,大巴、高铁。作为公共出行交通工具,安全稳定性远远比成本重要,虽然续航里程较短,但充电速度极快,特别适合规定路线和距离的公交车使用。另外,钴酸锂电一直是能量密度的皇冠级存在,虽然因为稳定性极差,很难应用在产品上,等待技术突破,或有更安全的控制解决方案。锰酸锂电,相对能量密度低,但稳定性尚可,成本低、充放倍率很高。固态电池的发展或许能改变他的应用命运。
现在的主流算是三元锂电池,但是磷酸铁锂电池有着较高的安全性和较长的循环寿命,经过1600次充放电循环后,磷酸铁锂电池仍然可以具备80%的带电量
负极材料其实是我们很常见的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞,并且导电性好,其能够抓住电子的容量要大大超过正极材料。所以对于锂电池来说,主要的瓶颈卡在正极材料上。这也是各大电池公司为了提高锂电池的带电量(能量密度),不断的在对正极材料性能进行改进的原因。我们常说的三元锂和磷酸铁锂,指的都是正极材料。在传统的铅酸电池领域,电解液采用的是成本极低的稀硫酸。这也是为什么我们有时在更换汽车电瓶时,一个新电瓶在首次使用的时候需要往里面加注一次液体,这个液体就是电解液。由于稀硫酸的主要成分是水,水在酸性粒子的作用下会产生导电性,所以可以在电池内部行成电流回路。但由于水的导电性差,传统铅酸电池的电压只有不到2伏,而我们使用的锂电池,单个电芯的电压可以达到3-4伏,所以需要用锂盐来替代传统的水基电解液。隔膜的作用是用来阻断电子,让电子沿着外电路路径流动,但离子可以通过隔膜,这样既能行成回路,又不会让正负极短路。■ 锂电池的充放电原理锂电池之所以能够充放电,其本质是在充电时把电能转化为化学能,在放电时把化学能转换成电能的过程。简单说就是,充电时锂离子从正极材料通过电解质嵌入到负极材料中;放电时锂离子从负极材料经过电解质嵌入到正极材料中,而电子则通过外电路,形成电流。对于锂离子电池而言,正极材料的性能至关重要,它必须具备良好的导电性能、与电解质有良好的相容性以及出色的稳定性。■ 磷酸铁锂和三元锂的性能区别磷酸铁锂电池有着较高的安全性和较长的循环寿命。有实验验证过,经过1600次充放电循环后,磷酸铁锂电池仍然可以具备80%的带电量。不仅如此,在大功率放电过程中,磷酸铁锂电池的表现也非常稳定。这是我们经常遇到的使用场景:在急加速或者跑高速时,电池需要大功率放电,而在这个过程中,电压的稳定能让车辆具备更好的性能。而且在大功率放电过程中电池的实际容量会减小,这也是为什么电动车跑高速续航里程会降低的原因之一,而磷酸铁锂电池在稳定性方面的表现非常突出。磷酸铁锂的另一个优点是安全性高。可耐受700-800度高温,对于穿刺、撞击、短路等极端形况不会释放出氧分子,所以不会剧烈燃烧爆炸。这也是为什么比亚迪至今仍然在载客人数较多的客车中使用磷酸铁锂电池的原因。因为客车载客人数多,相比乘用车对安全性要求更高,但对重量和体积又没那么敏感,所以磷酸铁锂是非常好的选择。不过磷酸铁锂也有两个不容忽视的缺点:第一是能量密度相对较低、重量大体积大;第二是对温度相对敏感,低温环境下,带电量会明显下降。由于能量密度达不到国家规定的150瓦时/千克的要求,所以不适合大规模应用在乘用车中。三元电池中现在主要有两种技术路线,分别是镍钴锰和镍钴铝,其中又以镍钴锰三种元素的组合最具代表性。它结合钴酸锂,镍酸锂和锰酸锂三种材料的优势,实际上是把三种材料整合在了一起。所以其综合性能比单一材料要更好,其能量密度可以超过200瓦时/千克,所以能量密度是三元锂的最大优势。
现在基本上都采用的是三元锂电池,相对而言,其制造成本低且续航时间长,实际上对车主而言,最关键的还是价格成本和续航能力,否则以后更换电池时,居然比整车还贵!