化學(xué)電池

化學(xué)電池是目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池種類，如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一范疇。從結(jié)構(gòu)角度上講，其可進(jìn)一步分成蓄電池及燃料電池兩大類別，我們目前所見的絕大多數(shù)電動(dòng)車都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如豐田普銳斯、特斯拉MODELS（參配、圖片、詢價(jià)）等。當(dāng)然，這里所講的蓄電池并不是我們?nèi)粘Ｋv的汽車電瓶，而是對(duì)可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱，其中車載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門類的一種。

1、鋰電池

鋰電池是目前電動(dòng)車上最常用的電池種類之一，雖然其從1970年誕生至今時(shí)間并不算長(zhǎng)，但憑借能量密度高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)迅速占據(jù)了電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的絕大部分江山。如今，在售電動(dòng)汽車配備的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池兩種，且這兩種電池在自身特點(diǎn)上存在顯著差異，因此我們有必要對(duì)其進(jìn)行一番細(xì)致的講解與對(duì)比。

2、磷酸鐵鋰電池為什么安全

對(duì)于電動(dòng)車用電池，大多數(shù)人可能都鮮有認(rèn)知，因此，我們不妨舉個(gè)例子來(lái)幫助大家理解。最近，由比亞迪同戴姆勒共同出資成立的全新電動(dòng)車品牌騰勢(shì)（參配、圖片、詢價(jià)）即將上市銷售，而其所搭載的正是磷酸鐵鋰電池。相比于早期的錳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池在能量密度上并未有太大差別，約為100-110Wh/kg，但其熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的，當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時(shí)，其內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解，而同屬鋰電池的鈷酸鋰電池在180-250℃時(shí)就內(nèi)部化學(xué)成分就已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。換而言之，磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指，也正因如此，其也成為目前電動(dòng)車電池的主要門類之一。

3、特斯拉為何選擇三元鋰電池

與磷酸鐵鋰電池相比，特斯拉MODELS使用的三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續(xù)航里程更長(zhǎng)。不過(guò)其缺點(diǎn)也顯而易見，當(dāng)自身溫度為250-350℃時(shí)，內(nèi)部化學(xué)成分就開始分解，因此對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，需要為每節(jié)電池分別加裝保險(xiǎn)裝置，除此之外，由于單體體積很小，所以單車要的電池單體數(shù)量非常龐大，以MODELS為例，7000余節(jié)18650三元鋰電池才能滿足一輛車的裝配用量，這無(wú)疑又為電池管理系統(tǒng)進(jìn)一步加大了控制難度。因此，目前市場(chǎng)在售車型中，只有特斯拉一家使用的是三元鋰電池。

4、鎳氫電池更注重充放電控制

鎳氫電池是目前除鋰電池外另一主流電動(dòng)車動(dòng)力電池種類，于上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開來(lái)，如以豐田普銳斯為代表的很多混合動(dòng)力汽車均采用此類電池作為儲(chǔ)能元件。其能量密度與普通的鋰電池差距并不大，約為70-100Wh/kg，但由于電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，其電池組的體積要比鋰電池大上一些。

與鋰電池一樣，鎳氫電池也需要電池管理系統(tǒng)，不過(guò)其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區(qū)別，主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應(yīng)”，即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，而過(guò)度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗（鋰電池此項(xiàng)特性幾乎可忽略不計(jì)）。因此對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會(huì)主動(dòng)避免過(guò)度充放電，如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi)，以降低容量衰減速度。

5、燃料電池是未來(lái)汽車最理想能源

燃料電池其實(shí)不是“電池”，準(zhǔn)確地說(shuō)是一個(gè)大的發(fā)電系統(tǒng)。其因能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)被業(yè)界公認(rèn)為未來(lái)汽車的最佳能源。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，燃料電池是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置，而能量的來(lái)源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生的。

理論上講，燃料電池能采用的燃料種類很多，甚至是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)所用燃料均可，不過(guò)真正能起電化學(xué)反應(yīng)的，僅僅是其中的氫和氧化劑中的氧，因此，氫燃料電池是目前燃料電池的研究核心。

就當(dāng)今市場(chǎng)而言，燃料電池汽車離我們并不遙遠(yuǎn)。據(jù)此前報(bào)道，世界首款量產(chǎn)燃料電池汽車豐田FCV將于明年3月在日本正式銷售。該車配備了兩個(gè)70MPa的高壓燃料堆，輸出功率為122Ps(90kW)，續(xù)航里程可達(dá)700km(日本JC08工況下）。除此之外，其添加燃料僅需3分鐘，相比傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的充電時(shí)間要快上很多。目前在日本與之相關(guān)的各種政策也緊羅密布地相繼制定出臺(tái)，不過(guò)國(guó)內(nèi)何時(shí)能夠買到還不得而知，只能再耐心等待一段時(shí)日。

物理電池

物理電池顧名思義，就是依靠物理變化來(lái)提供、儲(chǔ)存電能的電池統(tǒng)稱，如超級(jí)電容、飛輪電池等都屬于物理電池的家族成員。

超級(jí)電容功率密度高但電池容量小

超級(jí)電容是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的電源元件，其主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能，期間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此被歸為物理電池的范疇。與之前所介紹的化學(xué)電池相比，超級(jí)電容三大明顯優(yōu)勢(shì)，首先，其反復(fù)充放電達(dá)數(shù)十萬(wàn)次（傳統(tǒng)化學(xué)電池只有幾百至幾千次），壽命上要比化學(xué)電池高出很多；其次，超級(jí)電容在充放電時(shí)的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿足車輛更加寬泛的電力需求；第三，工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳，通常室外溫度在-40℃-65℃時(shí)，其都能穩(wěn)定正常工作（傳統(tǒng)電池一般為-20℃～60℃）。

當(dāng)然，有優(yōu)勢(shì)就會(huì)有不足，能量密度低就是制約超級(jí)電容發(fā)展的首要瓶頸，所以，目前其主要應(yīng)用于車輛啟動(dòng)系統(tǒng)、特種及少量公交車輛，至于是否可作為家用車動(dòng)力電源使用，還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。

飛輪電池目前僅作為輔助電池使用

飛輪電池是上世紀(jì)90年代提出的一種新概念電池，也屬于物理電池的一種。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用類似飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能量的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)自身充放電的。在2010年10月美國(guó)勒芒系列賽最后一輪中，保時(shí)捷911GT3混合動(dòng)力賽車就首次正式使用飛輪電池技術(shù)，而其便是鼎鼎大名的保時(shí)捷918Spyder的前身。不過(guò)這兩款車型的飛輪電池均僅作輔助能源使用，其功能類似于我們常見的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。即便如此，我們依然有理由相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及價(jià)格進(jìn)一步降低，飛輪電池的應(yīng)用前景將十分廣闊。