电动汽车 电瓶,现在电动汽车的电池怎么样

电动汽车是当前新能源汽车中最热的一个门类电动汽车 电瓶,因此,它的动力来源——电池,也是备受关注。

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锂电池是目前电动车上最常用的电池种类之一,虽然其从1970年诞生至今时间并不算长,但凭借能量密度高、循环使用寿命长等特点迅速占据了电动汽车电池市场的绝大部分江山。如今,在售电动汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池及三元锂电池两种,另外还有一种镍氢电池。其中镍氢电池最稳定,磷酸铁锂最安全,三元锂电量最大。

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磷酸铁锂电池在能量密度上并不太大,约为100-110Wh/kg,但其热稳定性是目前车用锂电池中最好的,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态。换而言之,磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指,也正因如此,其也成为目前电动车电池的主要门类之一。

同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。不过其缺点也显而易见,当自身温度为250-350℃时,内部化学成分就开始分解,因此对电池管理系统提出了极高的要求,需要为每节电池分别加装保险装置,除此之外,由于单体体积很小,所以单车要的电池单体数量非常庞大,这无疑又为电池管理系统进一步加大了控制难度。

镍氢电池是目前除锂电池外另一主流电动车动力电池种类,于上世纪90年代后逐渐发展开来。其能量密度与普通的锂电池差距并不大,约为70-100Wh/kg,但由于电池单体电压仅为1.2V,是锂电池的1/3,因此在需求电压一定的情况下,其电池组的体积要比锂电池大上一些。与锂电池一样,镍氢电池也需要电池管理系统,不过其更注重电池的充放电管理。原因是由于镍氢电池具有“记忆效应”,即电池在循环充放电过程中容量会出现衰减,而过度充电或放电,都可能加剧电池的容量损耗(锂电池此项特性几乎可忽略不计)。因此对于厂商来说,镍氢电池控制系统在设定上都会主动避免过度充放电,如将电池的充放电区间人为控制在总容量的一定百分比范围内,以降低容量衰减速度。

燃料电池是未来汽车最理想能源。燃料电池其实不是“电池”,准确地说是一个大的发电系统。其因能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳等特点被业界公认为未来汽车的最佳能源。简单来说,燃料电池是通过化学反应将化学能转换为电能的一种装置,而能量的来源主要是依靠不断供给燃料及氧化剂产生的。

电瓶车电池与燃油动力汽车蓄电池类型相同,与新能源汽车动力电池差之千里。电瓶车动力电池以及燃油车蓄电池,这两种车型的电池均为铅酸电池,主要成分顾名思义为正极二氧化铅、负极铅、电解液硫酸;铅酸电池的特点为体积大但能量密度低(容量小),在充放电过程中容易硫化造成电池工况下降,使用寿命理论上为完整重放600次左右,实际使用寿命多为300~400次,这是很多电动两轮车一年就要换一组电池的原因。

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由于铅酸电池的使用寿命过低,内阻加大且硫化严重后又不具备梯次利用的价值,所以大量铅酸电池以1年淘汰一次的周期造成了比较严重的污染;因从废旧电池中提炼铅可以牟利,提炼技术和工艺比较简单,于是出现了很多以破坏环境为代价的黑作坊。

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而这些电池保有量过大且淘汰周期过短也无法溯源管理,所以铅酸电池已经在淘汰的边缘,目前电动两轮车已经在转型锂电池的过程中。

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电动汽车使用动力电池为锂电池,类型包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴锰、钛酸锰、镍钴铝等类型,市场占有率最高的是前三种;这些电池使用的材料最高级别为过渡金属,没有重金属对环境造成污染是重要的价值体现。

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电解液多为碳酸二乙酯、丙烯酯、乙烯酯等材料,这些物质部分对环境存在破坏,部分甚至能做医药行业使用,所以锂电池的整体污染程度远远低于铅酸电池。

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其次锂电池的特点还有体积小能量密度高,能以更轻的重量实现更高的续航才能适应汽车使用;而且锂电池的完成重放次数更多,以即将成为主流的磷酸铁锂电池为例,SOC低至70%的理论值为3000次以上,实际使用也能做到接近2000次,耐用性远高于铅酸电池。

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再次锂电池有梯次利用的价值,在电池内阻加大导致续航严重下滑后,这些电池会被车辆淘汰;而在淘汰后这些电池会被进行分拣,极少数电池达到报废标准会用在二次制造动力电池,金属材料利用率超过95%;其次大部分电池在检测后会进入电力领域当做储能电站的电池使用,作用为储备夜间发电量较大或恒定发电量的风电或核电,扩大容量增加光伏发电的装机量。

在这些电池的作用下,新型清洁发电方式会出现快速的增长,而这些方式发电的比例每增长1%,传统火电的比例则能同步减少1%,最终会实现新能源发电全面替代火电;通过汽车动力电池的梯次利用扩大清洁电能的占比,这才是电动汽车普及的真正意义之一,也是动力电池的主要价值。

铅酸电池与锂电池不具可比性,而且电瓶车在新规执行55公斤整备质量标准后,笨重的铅酸电池会在过渡期结束后被锂电池取代,最终不论是汽车还是两轮车都会以锂电为主。

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2021-12-21

2021-12-21