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维基讲堂丨纯电动车电池的秘密

2019-11-08来源:亮亮体育迷

在新能源在汽车风起云涌之时,势必带动汽车电池动力产业的迅猛发展。据中汽协最新数据显示,1-2月新能源汽车产销分别完成15万辆和14.8万辆,比上年同期分别增长83.5%和98.9%。其中纯电动汽车产销分别完成11.1万辆和11.4万辆,比上年同期分别增长95.7%和127.9%;插电式混合动力汽车产销分别完成3.9万辆和3.4万辆,比上年同期分别增长55.2%和38.5%。

维基讲堂丨纯电动车电池的秘密

与新能源的销量同样迅速上涨的,则是动力电池的各项问题,衰减问题、安全问题与续航能力成为了电动车车主最头痛,同时也是最担心的问题。那么对于电池的挑选,车企在目前多种能量电池中是怎么进行选择的呢?

对于目前的电池类型,可以分为化学电池、物理电池和生物电池三类,但被移动出行广泛应用的还是其中的化学电池。其中,化学电池又包括镍镉电池、氢镍电池、铅酸电池和锂离子电池四类。

维基讲堂丨纯电动车电池的秘密

首先,镍镉电池非常常见,造型大多为:圆柱形、纽扣性、硬币型,因为其造型小巧、便携,所以日常的办公用具、家用电池都以镍镉电池为主。但因为镍铬电池的记忆效应非常严重,例如:当一块电池充满电,使用它进行3个小时的放电,再进行充电后,放电1小时。再多次使用后,电池仅会放出1小时所用的电量,所以这样的情况并不适合电动汽车来使用。

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其次,相比镍镉电池,镍氢电池的充放电周期较长,可以达到锂电池的2倍充放电次数,但是同样具有电池记忆效应(比镍铬电池要低)并且自身的能量密度较低,如果作为电动汽车的动力系统的话车辆的体积以及成本将会大大增加,在电池质量变大的情况下,车辆的续航里程同样会受到影响,所以同样没有在汽车动力上进行普及。

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此外则是我们经常见到的铅酸电池,燃油车上的电瓶、电动自行车上的电池等等都是铅酸电池。其凭借着较低的价格、成熟的技术、优异的高低温性能以及稳定可靠、安全性高、资源再利用性好等优势,成为了目前全球化学二次电池中市场份额最大、使用范围也是最广的电池。但是相比于浸水性以及防尘性上,锂电池要比铅酸电池好得多,在大多数电池都放在纯电动车车底的情况下,铅酸电池的安全性得不到保证,这也是铅酸电池最为致命的一点。

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当然,四种电池中最适合用于电动汽车还是锂离子电池。锂离子电池的能量密度很高,它的容量是同重量情况下镍氢电池的1.5-2倍,而且具有很低的自放电率。此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。同时,锂电池具有可回收,污染小的特征,正在被应用为目前新能源汽车的主要电池选择。目前新能源汽车大多使用二次电池作为车辆的动力输出。其中使用最为广泛的就是锂电池。

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在锂电池的设计中,放置到车身上时还分为圆柱形、方块形、软包/聚合物电池。在电动车里,这些没比普通干电池大太多的电芯其实不是简单堆放在一起的,还需要设计散热、整体布局等多方考虑。

圆柱形电池:以特斯拉 Model S 85 型号为例,在车辆的底盘里,安装了 7104 个 18650 电芯,分为 16 个模块,每个模块又分为 6 个电池组,这些电池组并联在一起。再通过高强度的铝合金护板和框架结构进行物理保护,从而尽可能地减少安全问题发生的可能性。

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方块电池:在组装以及拆卸时更加便捷,通过电控管理的智能控制,可以对每一块电芯的充放电进行监测管理,更容易管理电池组。同时散热好、可靠性高、高硬度都是目前新能源汽车所搭配适用的原因。

软包电池:日产凭借日产聆风这款经典电动车,自2011年上市以来,历经8年而不衰,在全球49个国家累计销售近30万台,至今无一车型可破其记录。而它采用的电池就为软包电池材质,在电池组装上更为紧凑,放电功率更高,重量较轻,但是容易受损在散热性上做的还不够出色,同时会发生自放电现象。

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由于动力电池能量密度持续提升,电池的安全性和一致性可靠程度出现了小程度的下降。能量密度提升若是牺牲了电池的安全性和循环寿命,届时或将引发一系列的安全事故。

在一辆电动汽车总成本中,电池可以占到整体价格的四成到五成。这也是为什么同样一款车电动能源的售价要高于传统动力。其实站在整个汽车工业发展历史的角度,电动车的电池技术已经取得了突破性的进展,对于新兴事物,我们应该付出耐心与包容。

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