一文带你了解电动汽车核心部件-电池

电池系统是电动汽车的重要组成部分。随着电动汽车需求的增加，对电池性能、重量、循环能力和行驶里程的要求也越来越高。

1 前言

电池是电动汽车的重要组成部分，电动汽车用牵引电动机代替汽油车的内燃机并使用牵引电池组（通常是锂离子电池）来储存电动机驱动车轮的电力。电池通常是锂离子电池，可通过插电、再生制动或使用内燃机充电。

随着电动汽车的在中国的蓬勃发展，电动汽车对电池的需求激增，22年相比21年增长超过 70%。

2  电动汽车电池的分类

电池电动汽车（BEV）和混合动力汽车（HEV/PHEV）通常使用以下四种电动汽车电池:

锂离子电池

镍氢电池

铅酸电池

超级电容器电池

固态电池

锂离子电池

这是最常见的电动车电池类型，也存在于智能手机、平板电脑和笔记本电脑等消费电子产品中。

与其他电池相比，锂离子电池的单位质量能量高，因此成为首选。它们还具有高功率密度、高能效、高温下性能稳定和低自放电等优点。

锂离子电池的能量密度（单位重量能量或单位体积能量）较高，但在发生急剧短路或严重撞击时氧化（起火）的可能性也较高。

锂离子电池的重量只有铅酸电池的 1/3。它的循环寿命是铅酸电池的三倍，功率是铅酸电池的三倍。锂离子电池具有 140+ Wh/kg 的能量密度优势。

锂离子电池常见的类型包括（根据其阴极或正极的化学成分）：

镍锰钴（NMC）

氧化钴锂（LCO）

镍钴铝（NCA）

磷酸铁锂（LFP）

磷酸铁锰锂（LFMP）

锰氧化锂（LMO）

钛酸锂

NMC 和 NCA 性能最出色，但成本最高。因此，它们多用于高端或高性能电动汽车。

LFP 电池价格较低，但效率不高，不过更稳定，一般将其用于经济型车型电动汽车。

不同锂离子电池之间的参数比较：

2022 年，镍钴锰酸锂（NMC）仍是最主要的电池化学，市场份额为 60%，其次是磷酸铁锂（LFP），份额略低于 30%，以及镍钴铝氧化物（NCA），份额约为 8%。

镍氢电池

这种电动汽车电池具有适中的能量密度和功率性能。它还用于计算机和医疗设备。与铅酸电池相比，镍氢电池的使用寿命更长，电池寿命平均为 5-7 年。在大多数操作条件下，这种电池也更安全。

镍氢（NiMH）电池的理论电压为 1.2V，虽然与锂离子电池相比，镍氢电池的能量密度明显较低，但是可以回收利用。

镍氢电池的能量密度优于铅酸电池。它们的能量密度为 68 Wh/kg，一般范围在 60 到 120 Wh/kg。镍氢电池更常用于混合动力汽车，由内燃机充电。

镍氢电池的缺点包括:

充电效率低

室温下每天自放电高达 12.5%

快速充放电时发热量大

铅酸电池

这是最古老的电动车电池。作为一种成熟的技术，铅酸电池价格低廉、安全可靠。不过，它们也存在重量大、能量密度低、在寒冷环境下性能不佳、使用周期短等问题。

铅酸电池通常用于性能要求不高的特殊电动汽车（NEV）中。在某些电动汽车中，铅酸电池还用于为电气系统二次供电。

超级电容器电池

超级电容器电池与其他电化学电池的不同之处在于，它们在电极和电解液之间储存了极化液体。液体表面积越大，储能容量也随之增大。与铅酸电池一样，超级电容器电池特别适合作为电动汽车的二次存储设备，它们可以帮助电化学电池提高负载能力。此外，超级电容器还能在再生加速和制动过程中为电动汽车提供额外动力。

固态电池

这种电池去除了锂离子电池中沉重的液态电解质。取而代之的是固态电解质，可以是玻璃、陶瓷或其他材料。固态电池的整体结构与传统的锂离子电池非常相似，但没有了液体，电池的密度和体积都大大减小。固态电池的放电和充电方式与传统锂离子电池类似。

这种电池在心脏起搏器、可穿戴设备和射频识别（RFID）等小型设备中已使用多年。人们对固态电池改善电动汽车性能的期望也非常高。使用固态电解质可以节省容量，因为其体积比传统电池小，同体积的固态电池的容量是锂离子电池的 2 到 10 倍。

不过，这项突破性技术仍有一段路要走，因为工程师们要努力降低生产固态电池的材料成本。同样，这些电池的寿命也需要大幅提高，以适应 HEV、PHEV 或 BEV 的数千次完全放电循环。

3  未来趋势

电池技术一直在不断发展。虽然今天的电动汽车绝大多数使用锂离子电池组，在未来，许多电池驱动汽车可能会使用不同化学成分的电池组。例如使用固态电池的电动汽车将会越来越多，与类似体积的锂离子电池相比，固态电池将提供更高的能量密度，能提供更长的行驶里程。

电池系统是电动汽车的重要组成部分。随着电动汽车需求的增加，对电池性能、重量、循环能力和行驶里程的要求也越来越高。

无论如何，未来新技术将提高电动汽车的效率和续航里程，锂离子电池组的成本也将显著下降，新的电池技术也会普及, 电动汽车的前景是光明的。