动力电池作为新能源汽车的“心脏”,一直有着磷酸铁锂与三元锂电池的技术路线之分。如特斯拉等国外车企倾向于三元锂电池,国产新能源汽车则使用磷酸铁锂电池。近年来,在国外车企的搅局下,不少国内车企开始向三元锂电池路线转移。今天就来说说锂离子电池。

新能源电动车是用什么电池(电动车电池为何选它)(1)

新能源电动车是用什么电池(电动车电池为何选它)(2)

种类多样的锂电池(图片源自bombayharbor)

锂离子电池按照正极材料主要可以分为镍锂电池(LiNiO2)、镍钴锂电池(LiNi0.8Co0.2O2)、锰锂电池(LiMn2O4)、三元电池(LiNi0.3Co0.3Mn0.3O2)以及磷酸铁锂电池(LFP)。锂离子电池的负极材料多为石墨。

首先我们说说三元锂电池,这种命名方式是根据电池正极材料来命名的,指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂电池,简称三元锂电池。

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电动汽车中使用的三元里电池

如今,市场占有率较高的三元锂电池提供商主要是日韩企业,比如松下、三星、LG、三洋等,特斯拉就用的是三元锂电池,由松下提供,是由数7000多节18650电芯组成的电池组。

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常见的18650电芯

三元锂电池最大的优势就是能量密度高,可以做到200(Wh/kg),什么意思呢?简单来说,同样重量的电池,三元锂电池可以提供更远的续航。或者说同样千瓦时的电池,三元锂电池的重量最轻。

锂离子电池是锂电池的改进型产品,由于锂金属的化学特性非常活泼,所以早期的锂电池在使用时经常会出现燃烧等情况。为了抑制锂金属活泼的化学特性,人们通过在锂电池的正极材料中加入钴、锰等其他金属材料,极大的增强了早期锂电池的安全系数。

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锂离子电池的嵌入和脱嵌示意

锂离子电池的充电和放电可以通过嵌入和脱嵌两个过程来完成,在放电时,锂离子从正极材料中移出至电解液,再像水进入海绵一样的进入到负极材料,这个过程被称为脱嵌。而在充电状态下这个过程则相反,称之为入嵌。上图中左为锂电池的入嵌过程,右为脱嵌过程。

由于使用液态电解质的锂离子在过充(过度充电)的情况下,会使其内部压力骤增,所以为了避免密封的金属外壳发生爆炸的情况,通常这种18650电池都会在顶部配有一个安全阀,当电池内部压力过大时,其顶部安全阀会自动弹出,以起到减压的作用。但是,当安全阀弹出之后,电池内部泄露出的锂离子由于和空气中的氧气所接触,仍然会出现起火的情况。

所以,对于使用这种锂离子电芯的新能源汽车来说,在其内部充、放电保护IC上有着非常高的要求。不过凭借锂离子电池的多年发展来看,无论是电池本身的设计还是各种保护IC的技术水平都已经非常成熟,只要在日常使用时能够做到正确的使用以及避免电池被硬物刺穿的现象,18650电芯还是非常安全的,否则市面上绝大多数新能源车也不会使用这种电池的。

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