2019年09月11日 | 新能源汽车的电池技术浅析

2019-09-11 来源：eefocus

　　新能源汽车时代拉开大幕，不少人开始考虑买电动汽车。电动汽车和燃油车，外观上区别不大，开起来感觉也差不多，但车壳子里边装的东西，完全是两码事。平时我们爱说汽车有“三大件”：发动机、变速箱、底盘；到了电动车上，“三大件”就变成了：电池、电机、电控，如果再加上底盘，就成了“四大件”。

　　能到车管所上牌的正规电动汽车，用的都是锂电池。准确地说，是锂离子电池。为啥叫锂离子电池？因为这种电池的充放电过程，就是锂离子在正负极之间来回搬家的过程。电池的正负极，就是锂离子的两个家，充电时，锂离子从正极搬到负极里住，放电时，又从负极搬回正极里住。

　　锂离子电池，是目前最技术最先进的电池之一。这种电池能量密度高，能存的电就多；循环寿命长，能充放电的次数就多，用的年头也长。现在用在电动汽车上的锂电池，主要是两种：磷酸铁锂电池和三元锂电池。名子一听就让人心慌，瞬间想找出中学化学课本复习一下。算了，化学没学好也没关系，毕竟买电动汽车不用先去答一张化学试卷。简单来说，“磷酸铁锂”、“三元锂”，说的是电池的正极材料。

　　这两种东西，都是锂的复合氧化物。磷酸铁锂电池和三元锂电池，不能简单说哪种好，只能说各擅胜场。磷酸铁锂电池胜在寿命长、安全性好、成本低，但能量密度和低温性能稍逊；三元锂电池胜在能量密度大，存电多，但安全性和寿命稍逊。

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　　现在电动汽车都在比赛谁的续航长，所以，能量密度高、存电多的三元锂电池就成了主流。2017年以前，磷酸铁锂电池的份额还高达70%以上，到2018年，三元锂电池的份额就超过磷酸铁锂，现在市面上的这些家用电动汽车，满眼都是三元锂了。都叫三元锂电池，但三元锂跟三元锂也不一样。

　　为什么叫三元锂电池？很简单，因为电池的正极材料是三元锂；什么是三元锂？就是有三种元素，和锂拉帮结派，组成了复合氧化物小团伙。说是三元，也不是固定的某三种元素，而是分了门派。现在主要有两个山头：镍钴锰算一个，镍钴铝算一个。

　　先说镍钴铝。我国搞镍钴铝（按元素的缩写，业内又称NCA）的时间比较短，这种电池有一些技术壁垒，目前主要是日本和韩国的企业在生产，特斯拉现在用的三元锂电池，就是日本松下提供的镍钴铝电池。国内主流的三元锂电池，是镍钴锰电池（业内简称NCM）。虽然都叫镍钴锰，镍钴锰跟镍钴锰也不一样，不一样的地方，主要是正极材料中，三种东西的比例不一样。

　　有心人可能已经留意到，在关于三元锂电池的新闻报道中，经常出现523、622、811的概念，这些数字是什么意思呢？其实也不复杂，说的就是镍、钴、锰所占的比例而已。523，就是镍50%、钴20%、锰30%；622，就是就是镍60%、钴20%、锰20%；811，就是镍80%、钴10%、锰10%；听到这里，估计某些理科没学好的同学又有点儿头大。没关系，听我这个文科生接着娓娓道来。

　　如果把三元锂电池拆开来说，主要是四部分：正极、负极、电解液、隔膜。正极和负极就不说了，是个电池都有，小学生都知道是什么意思；电解液好比是公路，锂离子在正负极之间来回搬家，就是通过电解液这条公路；隔膜的原理复杂些，大家只需要知道，这玩意儿是用来隔离正负极的就行，不隔离，不就短路了？

　　三元锂电池能存多少电，主要看正极材料。正极材料就是锂离子的家，这个家的房间多，住的锂离子就多，电池的容量就大。而房间多不多，主要就是看镍钴锰这三种东西的比例怎么搭配。简单来说，“三元”中的镍，主要管的是容量；钴，主要管的是寿命（充放电次数）；锰，主要管的是稳定。换句话说，镍多，电池容量就大；钴多，电池寿命就长；锰多，电池安全性就好。

　　镍用得多，钴和锰的比例必然会减少。电池的寿命和稳定性是不是会受影响？理论上会，但从技术上解决问题也不是不可能，谁知道呢！现在唱主角的无疑就是三元锂电池，而且是“高镍”的三元锂电池。这一方面是政策原因，续航里程长、电池能量密度高的电动汽车，能拿到的财政补贴就多；另一方面是各汽车厂商要抢风头，搞续航里程竞赛，好像谁家的车续航长，谁家的技术就先进。

　　再过几年，就要看固态锂离子电池了。固态锂电池，电解质由液体变成了固体，电容量大、充电速度快，又没有电解液泄漏起火的风险，可谓理想的动力电池。全球已经有几家公司推出了固态电池的原型电池，也许三五年之内，这种电池就会异军突起。

锂电池新能源汽车电池技术

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