【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】在現(xiàn)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(dòng)和純電動(dòng)車都已經(jīng)得到大多數(shù)人的認(rèn)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(gè)史無前例的速度在發(fā)展著，而儲(chǔ)能對于EV和PHEV來說相當(dāng)重要，基于電子產(chǎn)品在技術(shù)上的積累，動(dòng)力電池在發(fā)展上有了一定基礎(chǔ)，在一個(gè)較高的基礎(chǔ)上的起步，使得在動(dòng)力電池在如今的應(yīng)用上也有了相當(dāng)優(yōu)秀成績。我們今天就來聊聊這個(gè)新能源車的另一顆心臟--動(dòng)力電池。

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　　在電動(dòng)車和混動(dòng)車上，有三個(gè)影響其發(fā)展的問題，一是應(yīng)用成本問題，好比如我們買一電動(dòng)或混動(dòng)車，由于鋰電池相對較高的價(jià)格，最后直接導(dǎo)致的是消費(fèi)在購買一臺(tái)車的時(shí)候，要比買普通汽車貴幾萬塊錢，無疑超過消費(fèi)者對同等級車的消費(fèi)預(yù)算；二是電池的循環(huán)壽命和日歷壽命問題，也就是電池的充放電次數(shù)和使用時(shí)間的問題；三是最不容忽視的安全問題，最近的電動(dòng)車自燃的新聞也使消費(fèi)者更加關(guān)注這個(gè)問題，高品質(zhì)材料、安全監(jiān)測和更高的制造標(biāo)準(zhǔn)在安全性的提高方面起到相當(dāng)重要的作用。然而對于動(dòng)力電池這一切，你又了解多少呢？

●　鋰電池當(dāng)?shù)?/strong>

　　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(shí)間，并且能在適當(dāng)?shù)碾姵毓芾硐履苁逛囯姵赜懈L的使用壽命，因?yàn)殇囯姵貛缀醪淮嬖谟洃浶?yīng)，是現(xiàn)在公認(rèn)的新能源車儲(chǔ)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(diǎn)的，它的價(jià)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(zhì)，不能被普通ABC滅火器所熄滅，如不對其進(jìn)行合理的使用與管理那也是相當(dāng)危險(xiǎn)，所以現(xiàn)在大多數(shù)廠家都通過改變電池的化學(xué)成分來解決這個(gè)安全問題，例如我們現(xiàn)在較常見的磷酸鐵鋰電池等，這解決了鋰易燃的缺點(diǎn)；而且相對鎳基材料，鋰離子相對來說對于環(huán)境更友好。

●　優(yōu)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(lǐng)先技術(shù)企業(yè)的做法，從哪些方面優(yōu)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(xiàn)，電芯的材料起到了基礎(chǔ)性的作用。

材料的選擇也是相當(dāng)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(guān)鍵的原材料，占了30%的電池成本，但也其實(shí)并不是所有材料都適合應(yīng)用于動(dòng)力電池。

　　而且磷酸鐵鋰的熱失控點(diǎn)較高，相比來說也會(huì)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(xiàn)在達(dá)到約170Wh/kg這個(gè)數(shù)字，更多的優(yōu)化手段可以很快使來使之達(dá)到200Wh/kg+，至于什么手段，這涉及到商業(yè)機(jī)密，企業(yè)并沒有透露，據(jù)寧德時(shí)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(jù)寧德時(shí)代介紹，他們通過優(yōu)化材料本身和電解液體系等一系列方法來彌補(bǔ)三元鋰電池的這一硬傷來實(shí)現(xiàn)更佳的安全性。

　　負(fù)極材料：做為負(fù)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?？梢苑譃檐浱?、硬碳和石墨等。

　　那么，想實(shí)現(xiàn)更高的續(xù)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(dú)做為負(fù)極材料，所以使用硅與石墨的混合和復(fù)合，通過硅的特性來提高電芯整體的能量密度。

　　寧德時(shí)代采用了高克容量的正極和負(fù)極，使之達(dá)到更高的質(zhì)量能量密度和體積密度，以此來實(shí)現(xiàn)電池更高的續(xù)航里程，進(jìn)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(fā)展，而負(fù)極方面則是往含硅的負(fù)極和鋰金屬方向發(fā)展，鋰金屬可以達(dá)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(fù)極材料可以使用純鋰金屬材料，而硅不能用純硅。

　　負(fù)極方面：我們知道了在充電的時(shí)候，是鋰離子從負(fù)極通過電解液運(yùn)動(dòng)到正極這樣一過程，提高充電能力達(dá)到“快充”這個(gè)目的就是要解決怎么使負(fù)極快速地接收鋰離子。普通我們所使用的負(fù)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(jìn)入的，長程有序這就使得端面較少，使得鋰離子進(jìn)入負(fù)極的時(shí)間就慢，所以要實(shí)現(xiàn)”快充”，寧德時(shí)代告訴我們，需要開發(fā)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(jìn)入到負(fù)極。

　　電解液方面：可以添加一些添加劑等技術(shù)來優(yōu)化其傳導(dǎo)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(dǎo)離子能力的優(yōu)化，并且還需要調(diào)整其配方，來提高鋰離子的導(dǎo)電性。

　　所以，通過正負(fù)極和電解液的優(yōu)化，來整體地實(shí)現(xiàn)電池的充電能力。

　　據(jù)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(yè)的具體做法，他們還是有著很高的保密規(guī)定，但我們可以知道，CATL從這些角度出發(fā)來優(yōu)化電芯的安全性，進(jìn)一步提高電池的安全性，當(dāng)然電池的安全性遠(yuǎn)不是靠優(yōu)化電芯就能實(shí)現(xiàn)，還有模組結(jié)構(gòu)、電池包結(jié)構(gòu)、電池管理系統(tǒng)架構(gòu)與策略和安全性與可靠性冗余設(shè)計(jì)等等，這些我們留到下一次來系統(tǒng)的講解。

●　結(jié)語：記得參加CATL的活動(dòng)中，他們強(qiáng)調(diào)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(shí)代的強(qiáng)大的實(shí)力，將研發(fā)測試掌握在自己手中，并致力于此，有著嚴(yán)格的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)真的OK？”的想法，讓我知道在儲(chǔ)能領(lǐng)域，“國產(chǎn)”很OK。

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