《電子技術(shù)應(yīng)用》
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關(guān)于新能源汽車電池技術(shù)的淺析

2019-09-09
關(guān)鍵詞: 鋰電池 新能源汽車

  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,,外觀上區(qū)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;到了電動車上,,“三大件”就變成了:電池,、電機、電控,,如果再加上底盤,,就成了“四大件”。

  能到車管所上牌的正規(guī)電動汽車,,用的都是鋰電池,。準(zhǔn)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(fù)極之間來回搬家的過程。電池的正負(fù)極,,就是鋰離子的兩個家,,充電時,鋰離子從正極搬到負(fù)極里住,,放電時,,又從負(fù)極搬回正極里住。

  鋰離子電池,,是目前最技術(shù)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(shù)就多,用的年頭也長?,F(xiàn)在用在電動汽車上的鋰電池,,主要是兩種:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。名子一聽就讓人心慌,,瞬間想找出中學(xué)化學(xué)課本復(fù)習(xí)一下,。算了,化學(xué)沒學(xué)好也沒關(guān)系,,畢竟買電動汽車不用先去答一張化學(xué)試卷,。簡單來說,“磷酸鐵鋰”,、“三元鋰”,,說的是電池的正極材料。

  這兩種東西,,都是鋰的復(fù)合氧化物,。磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,不能簡單說哪種好,,只能說各擅勝場,。磷酸鐵鋰電池勝在壽命長、安全性好,、成本低,,但能量密度和低溫性能稍遜;三元鋰電池勝在能量密度大,,存電多,,但安全性和壽命稍遜,。

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  現(xiàn)在電動汽車都在比賽誰的續(xù)航長,所以,,能量密度高,、存電多的三元鋰電池就成了主流。2017年以前,,磷酸鐵鋰電池的份額還高達70%以上,,到2018年,三元鋰電池的份額就超過磷酸鐵鋰,,現(xiàn)在市面上的這些家用電動汽車,,滿眼都是三元鋰了。都叫三元鋰電池,,但三元鋰跟三元鋰也不一樣,。

  為什么叫三元鋰電池?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?yán)瓗徒Y(jié)派,組成了復(fù)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(xiàn)在主要有兩個山頭: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(nèi)又稱NCA)的時間比較短,這種電池有一些技術(shù)壁壘,,目前主要是日本和韓國的企業(yè)在生產(chǎn),,特斯拉現(xiàn)在用的三元鋰電池,就是日本松下提供的鎳鈷鋁電池,。國內(nèi)主流的三元鋰電池,,是鎳鈷錳電池(業(yè)內(nèi)簡稱NCM)。雖然都叫鎳鈷錳,,鎳鈷錳跟鎳鈷錳也不一樣,,不一樣的地方,主要是正極材料中,,三種東西的比例不一樣,。

  有心人可能已經(jīng)留意到,,在關(guān)于三元鋰電池的新聞報道中,經(jīng)常出現(xiàn)523,、622,、811的概念,這些數(shù)字是什么意思呢,?其實也不復(fù)雜,,說的就是鎳、鈷,、錳所占的比例而已,。523,就是鎳50%,、鈷20%,、錳30%;622,,就是就是鎳60%,、鈷20%、錳20%,;811,,就是鎳80%、鈷10%,、錳10%,;聽到這里,估計某些理科沒學(xué)好的同學(xué)又有點兒頭大,。沒關(guān)系,,聽我這個文科生接著娓娓道來。

  如果把三元鋰電池拆開來說,,主要是四部分:正極,、負(fù)極、電解液,、隔膜,。正極和負(fù)極就不說了,是個電池都有,,小學(xué)生都知道是什么意思,;電解液好比是公路,鋰離子在正負(fù)極之間來回搬家,,就是通過電解液這條公路,;隔膜的原理復(fù)雜些,大家只需要知道,,這玩意兒是用來隔離正負(fù)極的就行,,不隔離,,不就短路了?

  三元鋰電池能存多少電,,主要看正極材料,。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,,主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,,主要管的是容量,;鈷,主要管的是壽命(充放電次數(shù)),;錳,,主要管的是穩(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,。

  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(shù)上解決問題也不是不可能,,誰知道呢,!現(xiàn)在唱主角的無疑就是三元鋰電池,而且是“高鎳”的三元鋰電池,。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(fēng)頭,搞續(xù)航里程競賽,,好像誰家的車?yán)m(xù)航長,,誰家的技術(shù)就先進,。

  再過幾年,就要看固態(tài)鋰離子電池了,。固態(tài)鋰電池,,電解質(zhì)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(fēng)險,可謂理想的動力電池,。全球已經(jīng)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(nèi),這種電池就會異軍突起,。


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