新能源汽车动力电池各有门道特斯拉仅靠“5号电池”

来源：新能源汽车网

时间：2017-03-09 16:32:17

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随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大，越来越多的新能源汽车走进大家的视野。各式各样的新能源车型名称也乱花渐入纷繁复杂，什么纯电动汽车、增程式混合动力汽车、插电式混合动力汽车、混合双擎动力，一箩筐不认识的词汇扎堆出现，看的大家一头雾水。

但是无论是何种类型的新能源车型，其最核心的部件不外乎汽油机电动机与电池这几大部分。在目前电动机发展趋于迟缓的今天，动力电池技术成了关乎一台新能源车型性能的关键，因此很多车企纷纷押宝在新能源电池领域。目前市面上主流的电动车电池种类大致归为磷酸铁锂、锰酸锂、三元锂以及镍氢电池等几大门类。

一般消费者很难从中看出门道，今天小编就带大家去研究研究关于动力电池中的各种门道，看看这些电池都有什么优缺点！

首先还是从目前大热的特斯拉入手，看看这个全球最知名的电动车究竟用的什么电池。

特斯拉与松下钴酸锂电池

优点：此类型电池生产技术成熟，比能量高

不足：高温状态下的稳定性略差

作为纯电动车领域的全球领导者，诞生自美国硅谷的特斯拉汽车凭借犀利的外形、3.2秒的百公里加速时间、以及超过400公里的续航能力，让大家对于电动车的看法有了颠覆性的改观，并且迅速成为挑战传统燃油车的一大代表车型。除了强悍的电动机以及出色的电源管理技术之外，特斯拉能够一炮而红的原因与其采用的钴酸锂电池不无关系。

早期的特斯拉MODEL S车型使用的是日本松下18650钴酸锂电池，其单个大小类似我们常见的5号干电池，但就是这样看似其貌不扬的“5号电池”，经过几千颗的相互并联，组成的电池组同样能够释放出了惊人的能量。

△特斯拉使用的松下18650电池

这种电池我们并不陌生，像笔记本电脑等电子数码设备使用的都是这种类型的电池，相比于其它电池类型，以松下18650电池为代表的钴酸锂电池的优点是技术颇为成熟，比能量高（参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小），此外，这类电池放电电流大，充电速度高，非常适合特斯拉这样以高性能为取向的电动车。

为了尽可能提高电池的能量密度，特斯拉将这些单颗3100mAh容量的18650锂电池，整齐排列组合形成一个个小的“电池盒”单元，再将这些单元进一步拼接构成一整块的动力电池组。最终总计8142颗18650电池组合成的电池组拥有超过85kWh的总容量，从而保证了特斯拉MODEL S超过400公里的续航能力。

△特斯拉底盘结构图，前后轴中间的底盘部分为电池组安放位置

斯拉这种高密度的电池组合方式虽然带来了可观的电池总容量，但是钴酸锂电池热稳定性差，再加上将集成电池板平铺于车辆的底盘位置，这样就对电池的散热与安全性提出了更高的要求，为此特斯拉不得不设计出了复杂的电池保护程序以及独特的液冷散热系统来保证这套电池组的正常运作。这一方面不仅加大了车身质量，对车辆的续航里程有一定的影响，当然最明显的则是无形中推升了车辆的制造成本，因此特斯拉卖出这样的售价也是有原因的。

比亚迪与磷酸铁锂电池

优点：热稳定性佳、成本较低

缺点：能量密度低、低温损耗大

说到磷酸铁锂电池，我们一定不得不说目前国内最具规模的新能源车企-比亚迪。这家以做手机锂电池起家，现如今已经成长为涵盖电池制造、传统与新能源汽车生产制造的综合大型企业。这其中，磷酸铁锂电池就是其最核心的产品，并且装备于比亚迪旗下的绝大多数车型上。

磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池（用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极），它的放电效率较高，价格也相比其他锂电池更有优势。早年间，搭载比亚迪“铁电池”的E6电动车成功为比亚迪打开了国内电动车市场，其投入深圳出租车市场运营的比亚迪E6电动车也是大获成功。

作为全球最先实现磷酸铁锂电池产业化的车企之一，比亚迪所采用的这类磷酸铁锂电池相比早期的锰酸锂电池，虽然在能量密度上并未有太大差别，但其热稳定性是目前动力锂电池中最好的，当电池温度处于500-600℃高温时，其内部化学成分才开始分解，并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或爆炸，而相比上面所说的松下钴酸锂电池（180-250℃时就内部化学成分就已处于不稳定状态），显然，磷酸铁锂电池的安全性要更高一筹。

在香港运营的比亚迪E6电动车

除了安全性更高之外，磷酸铁锂电池的使用寿命也有一定的优势。从深圳出租市场投入运营的比亚迪E6使用效果上看，这些自2010年开始运营的850台E6电动出租车累计总行驶里程已经突破3亿公里，其中单车最高行驶里程超67万公里，至今这些车辆仍然运行良好，这也说明了磷酸铁锂电池的可靠性。这样成绩也让比亚迪E6成为我国电动出租车市场保有量最大的车型。

采用磷酸铁锂电池的比亚迪秦

不过除了热稳定性这一突出的优势之外，磷酸铁锂电池的能量密度较三元锂电池以及钴酸锂电池仍有不小的差距，同样的电池容量，磷酸铁锂电池的重量更重、体积也更大，这也导致采用该电池类型的车辆续航里程表现一般。当然，磷酸铁锂电池最大的痛点在于低温下的充电问题，当温度低于-5℃时，充电效率较低，不适合北方新能源汽车车主在冬天的充电需求，这也成为比亚迪目前最新的混动车型唐100、秦100暂时改用三元锂电池的重要原因。

比亚迪刚上市的唐100车型已经换装三元锂电池

目前使用最为广泛的三元锂电池

优点：能量密度高、循环寿命长

不足：高温下稳定性不足

正因为上述两种电池优点与缺点都较为明显，因此也就没有被国内新能源车厂大规模采用。目前，国内装车量最大的一类电池当属下面要说的三元锂电池。

这类电池顾名思义是指电池是指正极材料中，除了锂外，还有镍钴锰，或者镍钴铝三种金属。相比磷酸铁锂和钴酸锂电池，三元锂电池的综合表现更为平均，能量密度不低，体积比能量也较高，而且价格也相对合理些因而被越来越多的新能源汽车厂家所采用。

北汽EV200采用了来自韩国SK生产的三元锂电池

三元锂电池作为近两年涌现出的一种新产品其特点在于其优点在于它具有能量密度高、循环寿命长、利于整车轻量化等优点对于提升车辆续航里程有很大帮助。此外更重要的原因则是随着产能的提升，三元锂电池的价格也进一步降低，正因为这些原因导致国内车企乘用车纷纷转向使用三元锂电池，例如北汽新能源的EV200和ES210两款电动车就放弃了磷酸铁锂路线，换用了三元锂电池。

要说三元锂电池的缺点的话，那就是三元材料的脱氧温度是200℃，放热能量超过800J/g，并且无法通过针剌实验。这就表明了三元电池在内部短路、电池外壳损坏的情况下，很容易引发燃烧、爆炸等安全事故。正是出于安全性的原因导致国家曾暂停过在商用车型上配备三元锂电池。不过后来随着技术的进步，尤其是在应用了陶瓷隔膜之后三元锂电池的安全问题已得到改善和解决。就目前市场情况来看，由于三元锂电池综合优势还是比较明显的，汽车厂商对于三元锂电池的关注度也在持续增加。

丰田独爱的镍氢电池

优点：价格低廉、技术成熟、电池寿命长

缺点：能量密度低

下面要提到的镍氢电池虽然现阶段已经退出主流动力电池行列，但是由于其长期被目前最为成功的混动车型-丰田普锐斯所采用，因此在动力电池领域依旧占有一定的地位。这种电池自上世纪90年代后逐渐发展开来，并且被当时诸多的日系混动车型所采用。这其中最具代表性的当属丰田普锐斯家族。

在最新一代的普锐斯车型上，丰田为消费者提供了两款电池可供选择，其中是目前最为常见的锂离子电池，而另一款则是丰田自第一代普锐斯车型诞生以来就一直坚守的镍氢电池。究竟是什么原因让丰田把持着镍氢电池久久不愿放弃呢？

但就能量密度来看，听上去颇为落伍的镍氢电池其实与普通锂电池差距并不大，约为70-100Wh/kg，但由于电池单体电压仅为1.2V，仅为锂电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，镍氢电池组的体积要比锂电池大不少。因此在现阶段，除了丰田等少数厂家依旧坚守镍氢电池阵营之外，其他厂商无一例外的都倒向了锂离子电池阵营。

目前国产的卡罗拉双擎与雷凌双擎同样采用的是镍氢电池组

那么为何丰田还会固执己见的坚守镍氢电池的阵营呢？这就不得不说到镍氢电池最大的优势：超强的耐用性！

曾经美国著名的汽车媒体《消费者报告》对一台使用了十年后的第一代普锐斯进行了对比测试，比较新车时的数据对比结果为：

测试结果显示，采用镍氢电池的第一代普锐斯车型在经过了10年行驶33万公里之后，将其与新车时的数据对比，无论是在油耗性能还是在动力性能都保持在同一水平，说明混动系统和镍氢电池组仍然工作正常。

此外，即便在使用十年跑了33万公里之后，这辆第一代普锐斯其镍氢电池组从未发生过问题，人们十年前所质疑因电池容量衰减将大幅影响油耗和动力性能的情况也没有出现。由此看来，一向严谨保守的日本人对于镍氢电池的钟爱确实有其独到的原因。