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動力電池有哪些種類?各自都有哪些特點?

鉅大LARGE  |  點擊量:2841次  |  2020年03月15日  

不同電動車的續航、價格以及充電時間不同,其中很重要的一個原因就是車輛的動力電池種類不同。至于種類是如何劃分的,各自種類有什么特點,稍后再說,我們先來看看車輛動力電池的組成。


動力電池常被稱作是電池包,本質上來說,電池包就是靠一個個單個的電池芯組成的。首先,一定數量的電池芯會被組合到一起形成電池模組,然后多個電池模組再被組合到一起形成電池包。這樣的組成形式有利于對電池進行統一管理與監控,同時具有不錯的安全性。


電池芯、電池模塊與電池包三者之間的關系。


對動力電池有了大概的認識之后,我們再聊電池的種類就比較清楚了。說是電池種類,其實嚴謹一些應該說是電芯的種類。前面講到電池包是由一個個電池芯組成的,電池芯的種類就決定了電池包的形態、續航能力、充放電效果等。


首先,按照結構劃分,電池芯可以分為圓柱電池、方殼電池以及軟包電池。目前這三種結構電池芯在新能源車型上都有應用,比如特斯拉旗下車型都采用圓柱電池,日產Leaf(聆風)


則采用的是軟包電池。


圓柱電池、方殼電池與軟包電池典型形態。


圓柱電池應該是我們最容易想象到的結構,因為日常生活中我們最常接觸的電池形式就是這種圓柱形。同我們常見的5號、7號電池類似,車用圓柱電池也具有特定的規格型號,比如18650、21700型號等,其中前兩位數字表示圓柱電池的直徑,18即代表18mm。三四位表示圓柱電池的高度,最后一位0則表示電池為圓柱形態。


這種圓柱電池最早是由索尼(SONY)公司設立標準并制造的,如今這種電池已經廣泛應用在了新能源汽車領域。


因為圓柱電池具有統一的規格,因此設計打包成模組非常方便,但是其能量密度因為規格限制會受到影響。


方殼電池通常指具有鋁制或鋼制外殼方形電池,這種電池沒有統一的規格限制,可以根據客戶要求進行定制,相對來說,這種電池能量密度較高,重量較輕,但是長時間使用后其邊角處電解液化學性能退化會比較明顯,影響電池性能。


軟包電池,顧名思義其電池外殼是由一層鋁塑膜包裝而成,因此設計較為靈活,可以隨意改變形狀、薄厚,打包成模組較為靈活方便。另外,這種電池重量輕、能量密度高、循環性好。安全方面也要比方殼電池和圓柱電池要高,是目前發展潛力較大的一種電池結構。


采用軟包電池的日產Leaf電池組,可以看到其電池模塊并不統一,擺放方向也不一致,電池包呈現出來的形態呈現不規則形。


上面是按照電池的形態劃分,如果按照電池材料劃分的話,電芯有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元鋰等不同類型,這里的材料指的是電池的正極材料,負極材料目前主要以石墨為主,硅碳負極因為能夠極大拓展電池能量密度因此具有很高的關注度,是目前電池發展方向之一。


拿目前常見的磷酸鐵鋰電池三元鋰電池對比,兩者屬于優勢互補,一方面磷酸鐵鋰具有較高的安全性,但是其循環壽命以及能量密度都較差一些。另一方面,三元鋰電池具備較高的能量密度、循環壽命以及抗低溫衰減能力,但是其安全性相對要低一些,至今我國仍然規定三元鋰電池不能應用在大巴等商用車上。


不過也不用擔心,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,應用之前都會經過火燒、碰撞、穿刺等安全測試。通過合理的電池管理系統以及溫度控制系統,三元鋰電池的安全性還是可以得到保障的。


要說新能源汽車發展最大的受益者是誰,那無疑是電池供應商了。在此之前,這些電池供應商的主要客戶是消費電子類廠商,相比汽車廠商而言,這些客戶的需求量只能算是九牛一毛。目前全球電池供應商主要集中在中日韓美四國,其中松下、三星SDI、LG、AESC、比亞迪、寧德時代等電池供應商年出貨量都呈現逐年遞增態勢。其中寧德時代等電池供應商更是從名不見經傳的小廠躋身行業領導者。


華晨寶馬首款高端純電動車之諾1E的動力電池系統由寧德時代和寶馬共同開發,由寧德時代制造,與寶馬的合作讓寧德時代聲名鵲起,隨后大眾、北汽、上汽等汽車廠商紛紛尋求合作。


面對崛起的電池供應商,大部分汽車廠商都抱以扶持和合作姿態,以謀求共贏。比如特斯拉和松下合作投資在美國建立Gigafactory超級電池工廠、上汽與寧德時代合作共建工廠、比亞迪與國軒高科合作共建工廠等,車企與電池廠商聯姻的例子舉不勝舉。


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