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《电车知识学堂》电动汽车动力电池篇知识解析

2019-12-12 浏览次数:1,995 次 电车资源

众多周知,传统燃油汽车有三大件,即发动机、变速箱、底盘,这几个核心部件决定了一辆汽车的性能和质量。无独有偶,如今的纯电动车也有所谓的三大件,它们是动力电池、电驱系统、电控系统,其中动力电池无疑是消费者最关注的零部件,毕竟动力电池的质量、安全、性能以及可靠性,都直接关系到纯电动车的使用体验。特别是今年以来频频发生的电动车自燃事件,更是让动力电池成为自燃事件讨论的焦点。

当然,近几年纯电动汽车的市场占有率和用户接受度确实是越来越高,不过目前大部分消费者对动力电池的知识仍然知之甚少。所以,今天我们就来聊聊动力电池的那些事,了解一下它们的分类以及各自的特点。

● 动力电池(蓄电池)的结构组成

目前市面上的纯电动车型几乎都采用蓄电池作为动力电池,因此我们不妨对蓄电池的结构进行解析。动力电池是由数个电池单体、CSC信息采集系统、电池管理控制单元(BMU)、电池高压分配单元、冷却系统等组成。

电池单体是构成蓄电池的最小单元,由正极、负极、有机电解液等组成。而电池模组是由数个电池单体并联在一起,通过将数个电池组串联在一起组成一个电池单元,再将由数个电池单元串联在一起,就能构成动力电池的总成。而目前市面上的动力电池装车量主要由三元锂电池和磷酸铁锂电池提供,所以下面我们来重点讲解这两种类型的动力电池。

● 什么是三元锂电池

三元锂电池,又称三元聚合物电池,这种锂电池是指正极材料使用镍钴锰或者镍钴铝三元正极材料的锂离子电池。以最新的动力电池装车量数据来看,2019年1-11月,三元电池累计装车量占总装车量的68.1%,拥有最高的市场份额。而三元锂电池之所以受到众多车企的青睐,主要是得益于三元锂电池的能量密度较高,能量密度越大,就意味着动力电池的单位体积或重量内存储的电量越多。

一般来说,电池的能量密度越高,纯电动车的续航能力就越高,因此对于追求极力追求长续航里程的新能源车企来说,三元锂电池的续航优势非常有吸引力。同时,三元锂电池在抗低温性能上也有一定的优势,在同样的低温条件下,相比其它类型的电池,三元锂电池的冬季电量衰减更小,更适合寒冬的北方地区。

而三元锂电池的缺点是稳定性较差,当温度达到250-350℃时容易热失控,在快速充电过程中存在较高的自燃风险,因此三元锂电池对散热性能的要求很苛刻,这对于BMS电池管理系统也有更高的技术要求。

● 什么是磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,它的最大优势是安全性高。目前磷酸铁锂电池的热稳定性是最好的,热失控温度普遍在500度以上,电池自燃的风险很低。其次,磷酸铁锂电池的循环寿命也比较长,充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,相当于可以用10年之久。除此之外, 磷酸铁锂电池的价格也有一定优势。

不过,由于磷酸铁锂电池的能量密度不如三元锂电池高,目前前者的能量密度平均为130-140Wh/kg,三元锂电池平均为160Wh/kg,因此在续航方面很难与三元锂电池相提并论,这也是为什么采用磷酸铁锂电池的纯电动车少的原因。但随着新能源补贴退坡,甚至补贴全面取消,凭借着价格优势,磷酸铁锂电池或将重新崛起,而在2019年1-11月磷酸铁锂电池累计装车量占总装车量29.5%。

● 什么是氢燃料电池

相比蓄电池,目前十分小众的氢燃料电池是真正意义上“零排放”的清洁能源,它将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。基本原理就是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阳极,只会产生水和热。

可以说,氢燃料电池的优势不仅仅体现在电池能量转换效率高,而且无污染、无噪声。而从长远的角度来看,氢燃料电池必将是未来动力电池行业的一个重点发展方向。好比说,最近现代汽车就公布了一个“2025战略”,除了要扩大纯电动车销量,氢燃料电动车也在其销量规划中。此外,像丰田、本田等知名车企也在积极推动氢燃料电池技术的发展。

但现阶段而言,氢燃料电动车的许多问题仍然得不到有效解决,最主要的原因是氢气储存不便,同时目前的造价成本也过高。

总结

目前这几种动力电池都有各自的优势和劣势,现阶段来看,在充电体验不够愉悦的情况下,续航里程依然是电池最关键的一个性能指标,因此三元锂电池还将是纯电动车市场的主流应用。最后再问一句,那些购买了纯电动汽车的消费者们,您们知道自己的电动车采用了哪种类型的动力电池吗?

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