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电动汽车时代 到底哪种动力电池能笑到最后?

北极星储能网  来源:车业杂谈  作者:拐子  2018/12/7 11:30:04  我要投稿  

北极星储能网讯:小时候玩四驱车,没电了就换电池。电池不禁用?那就换更好的电池。如今,电动汽车已经开始流行,并成为潮流,但是电池换起来却不像四驱车那样随意。国家对动力电池是没有单独补贴的,如果你的电动汽车开了一两年后想换电池,费用可能要超过你买车的成本。所以你购买电动汽车时配备的是什么电池,它基本就跟定你了。

(来源:微信公众号“车业杂谈” ID:qichezhoulei 作者:拐子)

那么选哪种动力电池呢?其实目前市面上可供选择的余地并不多,大部分车型都是配备的三元锂电池。以后是否有其他替代产品?今天我们就来聊一聊。

三元锂电池

存在即合理,三元锂电池能在众多动力电池中脱颖而出成为主流,与其两大优点分不开。首先它的能量密度高,能给电动汽车带来不错的续航;其次,三元锂电池的寿命、输出功率和成本控制达到一定平衡,利于商业化普及。所以我们看到特斯拉、比亚迪、北汽新能源等电动行业的领军企业,旗下产品多为三元锂电池。

三元锂电池是指正极采用了镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,电解液主要为六氟磷酸锂的一种电池。镍是一种活性金属,主要作用是提升电池能量密度,带来更高的续航。钴也是一种活性金属,其可以抑制阳离子的混排,从而提高电池的稳定性和使用寿命,而且钴也决定了电池的充放电速度和效率。锰或铝的主要作用就是提高安全性和稳定性。

通过三元锂电池的原理我们也可以发现,提高三元锂电池的能量密度和充放电速度,就是要提高电池中活性金属的比例,这也意味着稳定性和安全性的降低。它的性能和安全是互相冲突的,但是三元锂电池的安全性可以通过加装电池管理系统和温控系统来解决。所以从商业推广的角度来看,三元锂电池是要优于更稳定的镍氢电池和磷酸铁锂电池的。

燃料电池

新能源汽车另一个很火的概念就是氢燃料电池汽车。而确切的说,氢燃料电池虽然带着“电池”两个字,但它并不是储能设备,而是个发电设备。其本质是电解水的逆反应,氢气与氧气通过催化剂发生化学反应,产生电子。

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燃料电池的优点很明显,相比三元锂电池制作、回收过程中因重金属产生的污染,燃料电池更加清洁环保。而且它是个发电装置,补充氢气就能持续的产生电能,便捷性要比三元锂电池强不少。

氢燃料电池被认为是最清洁的未来能源,但是目前的制氢、运氢、储氢等的困难性都在制约着氢燃料电池的发展。此外,氢燃料电池汽车高昂的成本也在制约着其商业化,所以短时间内难有质的提高。

固态电池

电池充、放电其实都是电子在电解液中往返正负极的一个过程,固态电池原理上与三元锂电池并没有差别,只不过将液态的电解液换成了固体。显而易见的好处是,固态电池在能量密度和稳定性上要比锂离子电池要好不少。

固态电池的固态电解质不可燃、不挥发,也没有锂离子电池漏液和锂枝晶现象,安全性要高不少。而且使用固态电解质后,动力电池将变得更轻、更小,甚至可以柔性化。这意味着固态电池得到普及后,电动汽车在空间和续航方面将会有较大突破。

固态电池虽然好,但是目前仍处在实验室阶段。兼顾高倍率又能快充的复合性材料是固态电池研究的一个难点,目前的固态电解质材料只适用其中某一方面的特性。而且同氢燃料电池一样,高昂的制备成本,意味着其在短时间内难以普及。

写在最后:除了前文提到的电池种类,超级电容器、铝空气电池等新兴电池也有非常大的发展空间。那么,在电动时代,究竟谁能笑到最后呢?我们拭目以待。

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