【科普】保時(shí)捷出新型電池,新能源汽車電池還有哪些?
據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道,保時(shí)捷正準(zhǔn)備著手研發(fā)新型固態(tài)電池,可使電車?yán)m(xù)航達(dá)1300公里以上,這一信息讓我們注意到新能源汽車電池市場。新能源汽車千差萬別,但新能源汽車的核心零件動(dòng)力電池,就要簡單的多,今天就讓我們一起來get動(dòng)力電池的那些知識(shí)點(diǎn)。
首先是保時(shí)捷正在研發(fā)的新型固態(tài)電池,其研究人員認(rèn)為此類電池的能量密度將提升50% ,有望讓電動(dòng)汽車的續(xù)航里程超過807英里(約1300公里)。并且正嘗試用硅來代替石墨,預(yù)計(jì)能夠?qū)㈦姵貎?chǔ)能密度提高10倍,同時(shí)具備快速充電的能力,可以在15分鐘的時(shí)間內(nèi)將電量從5%充到80%。

這種硅陽極材料存在使用壽命的問題,吸收鋰時(shí)會(huì)膨脹300%,從而影響到電池的使用壽命,保時(shí)捷目前正在研究減少硅含量,同時(shí)在電池陰極中增加鎳含量,以實(shí)現(xiàn)更高的充電容量。保時(shí)捷表示有信心在未來幾年內(nèi)將新電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車上,讓續(xù)航里程增加到1300公里,后續(xù)通過固態(tài)電池的優(yōu)化,可以讓續(xù)航里程再增加30%-50%,充電功率增加到500kW,徹底消除續(xù)航焦慮。
我們來盤點(diǎn)一下市場上常見的電池類型:
01?磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,特點(diǎn)是不合結(jié)等貴重元素,原料價(jià)格低,而且磷、鐵在地球上的含量豐富,不會(huì)有供料問題。它的理論工作電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量達(dá)到((170MAH/G)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長,在高溫與高環(huán)境下的穩(wěn)定性高。

優(yōu)點(diǎn):具有更高的安全性、更長的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬(原材料成本低)、支持快速充電、工作溫度范圍廣。
缺點(diǎn):存在一些性能上的缺陷,比如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低導(dǎo)致電池的能量密度較低,材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差,知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問題。
代表車型:長安歐尚X7EV、榮威E15、奇瑞EQ、比亞迪唐、騰勢(shì)電動(dòng)車、東風(fēng)風(fēng)神E30、江淮和悅IEV4、北汽新能源EC220、江淮IEV7L、通用賽歐SPRINGQ、安逸動(dòng)純電動(dòng)、菜威550PLUG-IN等。
02?三元鋰電池
三元鋰電池用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料,石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。能量密度在所有鋰電池技術(shù)中排名第一,達(dá)到250KWH/M3。三元鋰電池對(duì)溫度的敏感度較高,在200度左右就會(huì)發(fā)生分解。

優(yōu)點(diǎn):能量密度高,循環(huán)性能好,目前,電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V,在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過鉆酸鋰電池水平。
缺點(diǎn):高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,導(dǎo)致高溫安全性差,且PH值過高易使單單體胩氣,進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn),目前造價(jià)較高。
代表車型:比亞迪宋EV40Q、理想ONE、吉利帝豪GSE、特斯拉MODELS、北汽紳寶EV等。
03?氫燃料電池
氫燃料電池正極是空氣和氧氣,負(fù)極是氫氣,中間是隔膜和電解液。從原理上來講,它和鋰離子電池是不一樣,無法充電。

氫燃料電池正極是空氣和氧氣,負(fù)極是氫氣,中間是隔膜和電解液。從原理上來講,它和鋰離子電池是不一樣,無法充電。
優(yōu)點(diǎn):能量密度非常高;充氫時(shí)間短,現(xiàn)在高壓充氣日本的氫燃料電池只需5分鐘,充氣可以跑500公里。
缺點(diǎn):氫氣的安全使用;儲(chǔ)存運(yùn)輸費(fèi)用高;技術(shù)未產(chǎn)業(yè)化,未被市場驗(yàn)證;不能并網(wǎng)充電。
代表車型:現(xiàn)代Nexo和豐田第二代Mirai。
04?鋰硫電池
鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。

優(yōu)點(diǎn):重量能量密度比較高,達(dá)到300-350WH/KG;成本很低。
缺點(diǎn):體積能量密度非常低,電池星然輕,但個(gè)子比較大;而且有一個(gè)致命的缺點(diǎn),多硫這個(gè)正極在電解液里會(huì)白己溶解,導(dǎo)致壽命降低。
05?鎳氫電池
鎳氫電池是正極活性物質(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性蓄電池。鎳氫電池是在1960年發(fā)展起來的新型綠色電池,它的創(chuàng)始人是自學(xué)成才的斯坦福。

優(yōu)點(diǎn):放電電流大、能量密度高(續(xù)航能力強(qiáng))、發(fā)熱量小。
缺點(diǎn):具有記憶效應(yīng),在充放電過程中容易衰減。
目前市面上主流的動(dòng)力電池主要是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。但絕大多數(shù)新上市的電動(dòng)汽車基本都采用三元鋰電池,主要原因是三元鋰電池的電池能量密度要遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰,低溫更穩(wěn)定。但從安全性和重復(fù)使用壽命兩個(gè)角度而言,磷酸鐵鋰電池的性能都是要優(yōu)于三元鋰電池的。

另外固態(tài)電池一直被認(rèn)為是下一代電動(dòng)車重點(diǎn)的發(fā)展方向之一,可以有效解決安全、快充等多種現(xiàn)存的問題,除了保時(shí)捷,世界多家企業(yè)都對(duì)固態(tài)電池有研究。今年早些時(shí)候,日產(chǎn)表示將在2025年制造第一批無液體、成本較低的固態(tài)電池,并計(jì)劃于2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池驅(qū)動(dòng)的全新電動(dòng)汽車。此外,豐田也計(jì)劃2025年前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn),2030年前全固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。在國內(nèi),寧德時(shí)代、比亞迪等世界領(lǐng)先的電池制造商同樣也有布局固態(tài)電池,寧德時(shí)代更是在今年發(fā)布了單體能量密度高達(dá)500Wh/kg的凝聚態(tài)電池,值得期待。