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电动汽车的动力源:电池的分类及比较

能源评说(稿源) 2022-8-1 14:29 No.1748

电池从材料一般按照电极的正极材料区分,比如三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂、锰酸锂等,而电池的负极一般都是石墨材料;正极材料一般占有电池成本的50%左右。

根据统计信息,单体的磷酸铁锂电池能量密度大概在180瓦时公斤,而三元锂大约在250瓦时公斤,也就是说同样重量的材料,三元锂电池储能量要比磷酸铁锂电池高出越30%;低温放电特性比较方面,同样在零摄氏度环境下,磷酸铁电池放电只剩下三元锂电池的58%;如果温度降到零下三十度,则磷酸铁锂电池只剩下三元锂电池的30%左右,似乎磷酸铁锂电池没有任何优势了。

但从成本方面,磷酸铁锂电池要比三元锂电池低20%,在充放电循环次数方面,磷酸铁锂电池可以达到9000次,而三元锂是2500次;热失控安全性方面三元锂热分解温度更低,而且分解时会产生氧气,也就是说在遇到异常高温时,三元锂电池更容易起火;看到这里,似乎磷酸铁锂电池也不错,我们失去了选择的方向;

往往电池在在材料上的不足,就从电池结构上改善,理论上电池越大,容量越大,成本越低,同等需求下需要的电池数量越少,管理上更有效、方便,特斯拉的圆柱电池从1865、2170、4680的升级,也伴随着电池数量从7000节/辆、4000节/辆、900节/辆的下降;据说2170电池如果内部机芯卷展开有80cm,但4680展开则有3.8m;特斯拉一直坚持采用三元锂作为电池正极材料,除在电池结构优化外,还主要依靠其世界最先进的电池管理系统。

主要厂家

电池名称

电极正极材料

特点

比亚迪

刀片电池

磷酸铁锂电池

空间利用率高,电芯相互不干扰,安全性强

特斯拉

4680电池

三元锂电池

无极耳,内阻小,充放电快,安全性强、制造成本低

宁德时代

磷酸电池

三元锂/磷酸铁锂电池

采用CTP3.0工艺,改进电池

广东埃安

弹匣电池

三元锂/磷酸铁锂电池

系统安全技术(从电芯、电池管理、冷却系统性优化技术)

汽车电池结构的分类:

传统的三级结构:电芯---模组---电池包

最新的CTP技术:取消模组环节,将电芯集成在电池包或更大的模组,但保留电池的盖板与托盘,同时将横纵梁、水冷板、隔热垫合三为一,集成为多功能弹性夹层,最终达到降低成本,提高能量密度、有效阻隔热失控的效果。

电池安全性最严酷的测试:

引用标注:《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》(GB/T 31485-2015)

测试方法:用一根钢针测穿电池板,破坏电池内部结构,触发内部短路,引发热失控之后的电池反应。

判定标准:刺穿后60min,不燃烧、不起火

根据此前公布的一段视频,刀片电池完美通过针刺试验,而三元锂电池出现燃烧,也说明了电池的结构设计对于电池的安全也起到了重要作用。


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