【動(dòng)力電池快速發(fā)展，但Ta才是電池的未來】伴隨著我國新能源汽車產(chǎn)銷的快速增長，直接帶動(dòng)了動(dòng)力電池的發(fā)展，不僅如此，目前我國的動(dòng)力電池市場基本是以本土企業(yè)占主導(dǎo)。2017年，寧德時(shí)代憑借磷酸鐵鋰和三元鋰兩條路線持續(xù)推進(jìn)，市場份額成功超越比亞迪，成為國內(nèi)動(dòng)力電池第一供應(yīng)商。比亞迪也開始逐漸放棄磷酸鐵鋰電池，轉(zhuǎn)戰(zhàn)三元鋰電池，并且簽手長安，對(duì)外開放動(dòng)力電池，共同布局新能源汽車。

不過對(duì)于新能源汽車來說，可供選擇的動(dòng)力電池遠(yuǎn)不止這兩種，那么哪種電池表現(xiàn)最佳呢？下面筆者將市場上幾種動(dòng)力電池做個(gè)介紹，看看大家都pick誰。

元老級(jí)的鉛酸蓄電池

鉛酸電池可以說是動(dòng)力電池里當(dāng)之無愧的元老級(jí)人物，從1859年發(fā)明到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了159年的歷史，而美國通用汽車生產(chǎn)的第一代使用鉛酸電池的電動(dòng)汽車EV1距今也有22年的時(shí)間。

鉛酸蓄電池在過去50年能被廣泛應(yīng)用，除了擁有成熟的技術(shù)、可以大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)成本低等原因外，可換性及價(jià)格便宜也占主導(dǎo)性因素。目前諸如長安汽車、北汽集團(tuán)、長城汽車、吉利汽車、上汽通用等絕大多數(shù)傳統(tǒng)燃油車，一般都是采用鉛酸電池作為車輛供電裝置。

不過因?yàn)殂U酸電池的比能量、比功率和能量密度都很低，所以目前鉛酸電池大多搭載在低速電動(dòng)車上，比如家庭老人代步車、旅游觀光車、電動(dòng)叉車或者一些短距離行駛的公交車上。

小眾寵愛的堿性電池

鎳氫電池相比于鉛酸電池，在能量體積、密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍，而且還擁有較好的過度充放電耐受性和熱性能。不過，鎳氫電池應(yīng)用也有一定的受限性，它存在低溫時(shí)容量減小和高溫時(shí)充電耐受性不佳的情況。此外，價(jià)格也是制約鎳氫電池發(fā)展的主要因素，原材料如金屬鎳非常昂貴。

據(jù)了解，1999年通用汽車研發(fā)的第2代電動(dòng)汽車就是以鎳氫電池為動(dòng)力源，但最終因競爭力不足退出市場。不過豐田利用鎳氫電池技術(shù)制造了將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)相結(jié)合的第3代電動(dòng)汽車，即混合動(dòng)力車（HEV）。

目前市場上使用鎳氫電池的代表企業(yè)或車型就包括一汽豐田混動(dòng)車型（八代凱美瑞）、長安福特混動(dòng)車型、雷克薩斯RX400h以及第八代凱美瑞雙擎等。

競爭正酣的鋰電池

盡管傳統(tǒng)的鉛酸電池和堿性電池技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但因?yàn)楸旧淼木窒扌裕沟盟鼈冏鳛橹饕獎(jiǎng)恿碓慈匀淮嬖谥^大的問題。當(dāng)前許多知名的汽車制造商都致力于開發(fā)鋰電池作為新能源汽車的動(dòng)力電池，國外車企如特斯拉、通用、福特等，國內(nèi)如比亞迪、吉利、奇瑞、長安等車企。

鋰電池應(yīng)用比較廣泛的就是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種，它們可以說是引領(lǐng)了動(dòng)力電池的兩個(gè)時(shí)代。

先來說說磷酸鐵鋰電池，雖然目前市面上大多數(shù)高續(xù)航新能源車使用的是三元鋰電池，但在新能源推廣發(fā)展的早期階段，磷酸鐵鋰電池卻是新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓?，其中比較有代表性就是比亞迪車企。在去年大面積轉(zhuǎn)向三元鋰電池之前，絕大多數(shù)比亞迪車型都搭載了磷酸鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池得到大范圍推廣的原因大概有這幾點(diǎn)。磷酸鐵鋰電池的使用壽命較長，一般情況下，它的循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次以上。此外在所有鋰電池中，磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性最佳，其電熱峰值可達(dá)350－500℃，當(dāng)溫度達(dá)到500℃左右時(shí)，內(nèi)部化學(xué)成分才開始分解，這樣的特性也使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了保證。

磷酸鐵鋰電池得到廣泛推廣的原因還在于成本較低。眾所周知，電池成本在一輛純電動(dòng)汽車的總成本中占比極大，降低電池成本是提升車輛性價(jià)比最有效的方式之一。對(duì)于磷酸鐵鋰電池來說，其不含鎳、鈷等貴重元素，原料為資源含量豐富的磷、鐵，所以成本相對(duì)容易控制。

不過既然它會(huì)逐漸被三元鋰電池取代，自然也就有自己的不足。其中最主要的一項(xiàng)就在于，磷酸鐵鋰的能量密度較低，相同續(xù)航里程下，采用磷酸鐵鋰電池的車輛自重更高，而過高的自重對(duì)于能耗的控制顯然是不利的。另外，我國的新能源政策也在逐年提高對(duì)于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸鐵鋰電池的能量密度很難得到提高，這也是其被棄用的原因之一。

再來說說如今應(yīng)用最廣泛的三元鋰電池，這也是寧德時(shí)代可以制勝動(dòng)力電池市場的關(guān)鍵。相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的綜合表現(xiàn)更為平均，能量密度較高，體積比能量也更高，并且隨著電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，三元鋰電池的價(jià)格也來到了一個(gè)廠家能夠接受的范圍。

三元鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)在于電池能量密度高，其儲(chǔ)能密度通常在200Wh／kg以上，相對(duì)于磷酸鐵鋰的90－120Wh／kg來說，這樣的表現(xiàn)對(duì)于輕量化設(shè)計(jì)更加友好，也更適合現(xiàn)階段新能源乘用車市場對(duì)續(xù)航里程的需求。

不過三元鋰電池的缺點(diǎn)也同樣突出，其分解溫度在250－350℃左右，此時(shí)內(nèi)部化學(xué)成分開始分解，釋放氧分子，在高溫作用下電解液會(huì)迅速燃燒，增加電池發(fā)生自燃及爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此搭載三元鋰電池的車型對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求，在設(shè)計(jì)過程中需要做好過充保護(hù)、過放保護(hù)、過溫保護(hù)和過流保護(hù)等。

不過隨著技術(shù)的進(jìn)步，三元鋰電池的安全問題已經(jīng)得到改善，譬如江淮新能源擁有的液冷電池管控技術(shù)，能夠確保電池包溫度在10－35度之間并且不受戶外溫度影響，極大保障電池活性和續(xù)航，避免低溫造成的續(xù)航下降以及高溫造成的快速衰減。

目前三元鋰電池由于其出色的綜合表現(xiàn)，目前在市場上得到了大量應(yīng)用，各大主流新能源車企旗下車型都已經(jīng)全部搭載三元鋰電池，包括特斯拉、吉利帝豪EV、北汽EX和EU系列、江淮iEV系列等。

未來最被看好的燃料電池

盡管三元鋰電池是現(xiàn)階段發(fā)展新能源汽車最好的依靠，但從續(xù)航里程、充電時(shí)間、使用壽命和電池回收等方面依然擁有不小的局限性。作為具有更高能量密度的氫燃料電池，或許才是未來真正可以依賴的新能源技術(shù)。

氫燃料電池主要的成分是氫，所以使用氫燃料電池作為動(dòng)力系統(tǒng)，可以更加的便捷、實(shí)用和無污染，而鋰離子電池則含有很多重金屬，如果回收不當(dāng)，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的污染。氫燃料電池儲(chǔ)能密度高，且重量輕，續(xù)航里程普遍更遠(yuǎn)，通常會(huì)超過500公里。而目前大部分純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程在300公里左右，少數(shù)車型可以達(dá)到400－500公里。另外加氫就像加油一樣，一般只需3～5分鐘，而電動(dòng)汽車的充電則是一個(gè)緩慢的過程。

不過氫燃料電池技術(shù)難點(diǎn)就在于不能讓游離的電子通過的質(zhì)子交換膜，而這個(gè)也是在過去很長一段時(shí)間內(nèi)制約著燃料電池車型發(fā)展的重大短板。在過去，這個(gè)質(zhì)子交換膜的材料是鉑，鉑可以說是非常昂貴（做鉆戒的材料）。所以在很長一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)研究的問題就在于如何降低燃料電池的成本。

伴隨著2014年豐田Mirai的亮相，豐田也正式宣布突破了質(zhì)子交換膜的技術(shù)難點(diǎn)。豐田以一種竹炭材料取代了鉑作為質(zhì)子交換膜，使得燃料電池車的成本得到了大幅度的降低，這也是豐田Mirai能夠走向量產(chǎn)的重要保證。不僅如此，在2014年年末，豐田也正式開放了Mirai燃料電池車的技術(shù)專利，為這一技術(shù)的普及掃清了障礙。

阻礙氫燃料電池發(fā)展，除了技術(shù)上的難題外，就是配套設(shè)施成本上的問題。氫燃料充電站建設(shè)成本比純電動(dòng)汽車充電站成本高很多，就目前純電動(dòng)充電樁都沒辦法普及，更別提氫燃料充電站了。

寫在最后：

從目前來看，純電動(dòng)汽車通過電池技術(shù)的提升，在一定程度上解決了續(xù)航和充電時(shí)間的問題，寧德時(shí)代也正是利用三元鋰電池成為國內(nèi)動(dòng)力電池第一供應(yīng)商。不過氫燃料電池汽車，因?yàn)樗芰扛?，排放更清潔，污染更少，無疑將會(huì)成為未來新能源汽車市場的主流動(dòng)力選擇。目前除了豐田、通用等全球車企外，自主品牌長城也與寶馬簽訂協(xié)議假如氫燃料電池研發(fā)陣營，不過就解決氫燃料電池技術(shù)和充電站高成本建設(shè)等問題還是有些任重道遠(yuǎn)。