買電動車的你確定不需要了解下電池？（上）

　　【太平洋汽車網 技術頻道】在現有的所有替代燃料電池里，EV和PHEV無疑是未來減少油耗和減少排放的最好的選擇，從民用車到賽車上的普及，混動和純電動車都已經得到大多數人的認可。在我國來說，受益于了政策的影響，使得新能源車得以以一個史無前例的速度在發展著，而儲能對于EV和PHEV來說相當重要，基于電子產品在技術上的積累，動力電池在發展上有了一定基礎，在一個較高的基礎上的起步，使得在動力電池在如今的應用上也有了相當優秀成績。我們今天就來聊聊這個新能源車的另一顆心臟--動力電池。

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　　在電動車和混動車上，有三個影響其發展的問題，一是應用成本問題，好比如我們買一電動或混動車，由于鋰電池相對較高的價格，最后直接導致的是消費在購買一臺車的時候，要比買普通汽車貴幾萬塊錢，無疑超過消費者對同等級車的消費預算；二是電池的循環壽命和日歷壽命問題，也就是電池的充放電次數和使用時間的問題；三是最不容忽視的安全問題，最近的電動車自燃的新聞也使消費者更加關注這個問題，高品質材料、安全監測和更高的制造標準在安全性的提高方面起到相當重要的作用。然而對于動力電池這一切，你又了解多少呢？

●　鋰電池當道

　　鋰電池具有著相對較高的比能量和比功率，為車輛提供更好的加速性能，相比鎳氫電池有更短的充放電時間，并且能在適當的電池管理下能使鋰電池有更長的使用壽命，因為鋰電池幾乎不存在記憶效應，是現在公認的新能源車儲能方面最好的解決方案。

　　但是事情總不是看起來這么順利，鋰電池也是有缺點的，它的價格相對更加昂貴，對于成本方面的控制是一大難題；除此之外，鋰是一種非常易燃的物質，不能被普通ABC滅火器所熄滅，如不對其進行合理的使用與管理那也是相當危險，所以現在大多數廠家都通過改變電池的化學成分來解決這個安全問題，例如我們現在較常見的磷酸鐵鋰電池等，這解決了鋰易燃的缺點；而且相對鎳基材料，鋰離子相對來說對于環境更友好。

●　優化電池各方面性能，從電芯抓起

●　鋰離子電池的工作原理

●　世界領先技術企業的做法，從哪些方面優化電芯？

　　如果說電芯是電池不可或缺的器官，而電芯的材料則是電池的基因，也就是電池有什么樣的表現，電芯的材料起到了基礎性的作用。

材料的選擇也是相當重要。下表這些都是可供選擇的正極材料。在鋰電池中，正極材料是最關鍵的原材料，占了30%的電池成本，但也其實并不是所有材料都適合應用于動力電池。

　　而且磷酸鐵鋰的熱失控點較高，相比來說也會更加安全。

　　而對于乘用車來說，需要能量密度更高的三元鋰電池，現在達到約170Wh/kg這個數字，更多的優化手段可以很快使來使之達到200Wh/kg+，至于什么手段，這涉及到商業機密，企業并沒有透露，據寧德時代的介紹，再加入硅的話，他們能將能量密度做到將近300Kwh/kg這樣的好成績；不過在上面的表中也有說到，三元鋰電池的熱失控溫度要比磷酸鐵鋰電池的要低出不少，據寧德時代介紹，他們通過優化材料本身和電解液體系等一系列方法來彌補三元鋰電池的這一硬傷來實現更佳的安全性。

　　負極材料：做為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料，通常可以分為軟碳、硬碳和石墨等。

　　那么，想實現更高的續航里程還要怎么做呢？

　　雖說硅的理論克容量更高，但是并不適合單獨做為負極材料，所以使用硅與石墨的混合和復合，通過硅的特性來提高電芯整體的能量密度。

　　寧德時代采用了高克容量的正極和負極，使之達到更高的質量能量密度和體積密度，以此來實現電池更高的續航里程，進一步解決純電行駛里程不足的弊端。并且三元正極在往高鎳、高電壓的方向發展，而負極方面則是往含硅的負極和鋰金屬方向發展，鋰金屬可以達到更高的能量密度，理論克容量約3600，雖不如硅高，但是勝在負極材料可以使用純鋰金屬材料，而硅不能用純硅。

　　負極方面：我們知道了在充電的時候，是鋰離子從負極通過電解液運動到正極這樣一過程，提高充電能力達到“快充”這個目的就是要解決怎么使負極快速地接收鋰離子。普通我們所使用的負極材料石墨是長程，且有序排列的，而鋰離子是從石墨端面進入的，長程有序這就使得端面較少，使得鋰離子進入負極的時間就慢，所以要實現”快充”，寧德時代告訴我們，需要開發出一些端面是短程無序的石墨，這樣可以使鋰離子有更多的通道進入到負極。

　　電解液方面：可以添加一些添加劑等技術來優化其傳導鋰離子的能力。

　　正極方面：在提高充電能力上，需要提高正極本身的導離子能力的優化，并且還需要調整其配方，來提高鋰離子的導電性。

　　所以，通過正負極和電解液的優化，來整體地實現電池的充電能力。

　　據了解，CATL的事故率至今還是0起，他們的高安全性能是怎么做到的呢？

　　對于企業的具體做法，他們還是有著很高的保密規定，但我們可以知道，CATL從這些角度出發來優化電芯的安全性，進一步提高電池的安全性，當然電池的安全性遠不是靠優化電芯就能實現，還有模組結構、電池包結構、電池管理系統架構與策略和安全性與可靠性冗余設計等等，這些我們留到下一次來系統的講解。

●　結語：記得參加CATL的活動中，他們強調著一句話，大概是用中國的材料，做最好的電池，寧德一行中，我也深切地感受到了寧德時代的強大的實力，將研發測試掌握在自己手中，并致力于此，有著嚴格的生產標準，可能這些也是寶馬選擇與CATL合作的原因吧，深入的了解以后，CATL打消了我對“國產真的OK？”的想法，讓我知道在儲能領域，“國產”很OK。

　　下篇 我們將要講解一下動力電池最核心的技術－－電池管理系統（BMS）,電池管理系統（BMS）主要是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態等等，好的材料配上好的調教才能出更好的電池。（圖/文/攝：太平洋汽車網 遲東寧）