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说说电动汽车里的电池

锂电中国浏览量:1381时间:2014-08-25 10:49:43

电动汽车的电池当前有2个主流设计

一种是以特斯拉车为代表的,采用三元锂电池+高智商的电池管理系统,充分发挥三元锂电能量密度大的优势

一种是很多车为代表的,采用磷酸铁锂电池+相对简单的电池管理系统,充分利用磷酸铁锂电池耐操的优势。

哪一种更好呢?

我认为适合电动车的电池应该拥有以下特征:安全、充放电电流大、容量衰减慢、能量密度大

这两类电池在这四项上大致可以用这样的分数来评价

用高智商的电源管理系统弥补三元锂电池的不足

1、弥补充放电电流不足

特斯拉使用的是NCR18650A型电池,典型容量3070mAH,松下还有一款典型容量3350mAH的NCR18650B,不过并没有放出Datasheet,仅从特斯拉使用的NCR18650A看,2C的放电(1C的放电电流指的是1小时内把这个容量的电池从满放空的电流,比如NCR18650A的1C放电就是3350mA)还可以放出超过3100mAH以上的电量来,再高就不得而知了。

不同电流下放电结果,2C下放电居然效果最好

据说松下明年会推出4000mAH容量的18650电芯,据说大电流下性能没有什么改进。把容量做大后对应电池组的1C电流就相对提升了,凭借三元材料的高能量密度(可超过200WH/Kg),电池组的2C放电电流已经能够满足跑车的电动机了。举例来说,特斯拉高配的85KWH电池,从实测数据看,短时的3C放电应该也问题不大,那就是对应342马力,很客观了。

2、弥补容量衰减快的不足

可以看到特斯拉汽车用的电池在同样充放电电流下,每次从0%-100%循环,900次后容量已经衰减到55%,如果每次从0%-50%的话即便3000次循环容量依然可以保持70%。电池管理系统尽量让电池维持低的应力,在0%-50%或者25%-75%这样的循环中工作,所以最终能保证行驶30万公里没有明显续航衰减。

3、安全

不论哪个品牌的三元材料锂电池,在内部短路或者正极材料遇水后都会有明火产生,即便18650电池外有钢壳保护,但也依然无法承受极端冲击。但只要能做到并不比内燃机车油箱在极端事故更容易燃烧起火的话,我觉得就特斯拉的电池管理系统就已经算勉强解决了电池的安全问题。

通过高智商的电池管理系统,特斯拉已经可以把三元材料锂电池的总分从270拉升到350分。

磷酸铁锂方面

它最大的不足在于能量密度低(110WH/Kg),低温下容量衰减巨大(-10℃下容量为25℃下的55%左右)。优势也挺明显,尤其是对我国的车企更是如此。我国锂矿储量丰富,截止2011年全球探明储量1300万吨,我国储量350万吨。正极材料的氧化铁磷酸盐储量充沛,大批量生产后价格下探空间还很大。而我国正好极为缺乏钴矿,全球储量刚果占一半,澳大利亚21%,中国只有1%。采用钴酸锂或者还有钴的三元材料的电池,我国车企生产电动车的成本就很被动。

磷酸铁锂电池可以轻松以20C放电,所以混动的汽车配置小电池首先考虑磷酸铁锂电池。0%-100%的循环下3000次容量才衰减到80%,满电长期存放衰减速度也不夸张。穿刺、短路、350℃高温都不会爆炸燃烧。这些优势让中国,尤其是拥有磷酸铁锂研发和生产的中国车企不太可能选择其他种类电池。

三元锂电+优秀电池管理系统将胜出

有时产品好不一定卖得好,我个人更看好特斯拉引领的电池技术:电池管理为核心。看过马斯克的访谈后我知道特斯拉做电动汽车最顶层的目的是减少碳排放,利用清洁能源盈利。开放专利后将会降低这个方案的门槛,更多厂商会来效仿。参与的厂商越多特斯拉越高兴,这和他们的目的是一致的。

经常听国产电动车谈“弯道超车”。汽车是综合行业,包含机械、电子、自动化、材料、基础科学、管理、金融、法律、教育、医疗等等,他们一起构成了汽车行业的整体水平,甚至也可以说是国家综合实力的缩影。我国现状就是大幅度落后于发达国家,汽车行业也一定大幅度落后于发达国家,凭借某个部件的优势、凭借某几个公司的经营优势只能缩短和别人的差距,远谈不上超车。我当然期待着有生之年看到超车,这需要我们和下一代的努力。

只要特斯拉不去涉足磷酸铁锂电动车的研发,我相信长期来看采用优秀电池管理系统+三元材料锂电池的方案会走的更远,超过磷酸铁锂的应用。

二十年后电能一定会替代燃油

如果和内燃机汽车相比,无论上面哪种电池都有极不方便的地方,当前还有一些尚未成熟的电池,比如特斯拉就正在着力研发铝空气电池汽车。从1970年起全世界容易开采的2万亿桶原油已经用完一半了,剩下的1万亿桶在25年内用完不是梦,如果在这25年中石油技术没能大幅削减开采成本的话,25年后每桶原油价格会超过500美元,甚至1000美元。可以对照的是1998年时北海布伦特原油在10美元附近波动,今年的价格在100美元附近波动,等到今后开燃油车,每公里油钱5块钱时,无论锂电池车也好,燃料电池车也好都会发展出适合自己特点的功能方案。

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