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对于电动车电池,选锂电池好,还是铅酸电池好?

来源:宝鄂实业    2019-04-02 10:30    点击量:
电动车虽然发展了这么多年,但是很多人对于电池的选择一直很纠结,因为他们不知道到底是该选锂电池,还是选铅酸电池?其实,对于这个问题,大家也不必过于纠结。作为一名电池师傅,今天来给大家分析一下。
 
 
首先,我们先来看一下最常用的铅酸电池,其主要的特点是较为稳定,技术相对成熟,且价格相对较低。此外,铅酸电池拥有可回收逆修复性,简单来说,如果将其寿命耗尽后可以回收,可以在最大程度降低用户的损失。
 
 
但是,铅酸电池的缺点也是非常明显,最值得一提就是其寿命相对较短。一般来说,其充放电的次数在350次左右,如果一般的方式使用,寿命大约在2-3年耗尽,就得更换新电池。此外,铅酸电池体积相对较大,重量也相对较重,拆下充电极为不方便。
 
其次,我们再来看一下锂电池,其最明显的特点就是体积相对较小,且重量相对较轻。据了解,锂电池的体积和重量是铅酸电池的一半,甚至更低。当然,锂电池最大的特点是寿命较长和充放电性能好。怎么说呢?一般锂电池充放电次数超过520次,是一般铅酸电池的1.5倍多。另外,其性能更加优秀。
 
 
不过,锂电池也有自己的缺点,那就是价格相对较高,其一般为铅酸电池的数倍。另外,锂电池不可回收,这意味着当其报废后,就没有利用价值了。此外,锂电池还有一个重大缺点,那就是安全性差,这意味着其可能会带来新的安全隐患。
 
从两者来看,如果只是平常使用电动车,可以考虑选择铅酸电池,毕竟其价格和实用性相对较高。而如果追求电动车的体验,那么就可以考虑锂电池,毕竟其性能更加优秀。那么,作为用户的你,会如何选择呢
目前电动车的封装形式无非就是三种,圆柱,方形和软包电池三,那么每种不同封装形式电池的优势劣势又有哪些呢?
 
其实提到圆柱电池首先想到车型就是特斯拉。当然圆柱电池的应用很广,型号也很丰富,只不过有着特斯拉的大名为前提,我们最熟悉的也就是它的18650和27100两种型号。拿18650举例来说,18代表的是电池的直径,65代表的是电池的高度,0则代表它是圆柱电池,那么27100自然也同理。
 
 
18650电池的历史最早可以追溯到1992年,那个时候的18650大部分被应用在数码产品上。所以最主要的优势就是技术成熟,所以18650拥有着更高的良品率,且PACK的成本也能得到有效控制。而且当时18650的能量密度就已经达到了现在宁德时代NCM811的水平,所以对于刚刚起步期的特斯拉来说,18650无疑就成为了最佳的选择。
 
 
相较于方形硬壳电池,圆柱电池的空间利用率明显更差,不过好在可以利用圆柱体中间的空隙流通冷却液,也算是“废物利用”的一种。
 
当然18650的劣势也不能忽视,一个是18650电池采用了金属外壳加上单体电池容量较小,为了满足容量需求只能通过数量的大幅度增加来弥补,那么更大的数量对于BMS电池管理系统要求更高。拿特斯拉上7000节18650来说,目前也只有特斯拉的BMS电池管理系统才能满足如此数量的运算要求。这也是国内没有厂家用18650的原因之一。
 
 
不过,目前18650碍于已经发展到极限,随之便诞生了最新的21700,未来特斯拉Model 3便会采用21700电池。相较于18650来说,21700个体体积更大,电池能量密度提升近20%。同时随着技术的发展,21700的成本也明显低于18650。
 
 
当然21700也并不完美,真正了解电池的朋友们肯定知道这样一组数据,电池容量每上升10%,电池的循环寿命就会降低20%,充放电倍率就会下降30%-40%,电芯温度会上升20%,所以这意味着需要运算能力更强的BMS电池管理系统来对电池进行有效的控制。就目前国内BMS技术水准来说,想要用上21700电池着实还是需要一段路要走。
 
可以说方形硬壳电池是目前国际领域应用面最广的电池PACK形式,国内目前主流的蔚来,吉利等一系列新能源车企均采用方形硬壳电池,而国际传统大厂如奥迪,宝马等也均采用方形硬壳电池解决方案。方形硬壳电池应用面广的最主要原因之一就是其供应商也更多且技术难度相对较低,国内绝大多数电池供应商均选择研发方形硬壳电池。比如大名鼎鼎的宁德时代就是主要提供方形硬壳电池的供应商。
 
 
方形电池优势除了刚刚说的供应商丰富之外,它的可定制化程度也更高,同时方形的空间利用率相对圆柱电池也更高,但问题在于外层的硬质保护壳会明显增加电池包的整体重量,所以国内类似理想制造ONE都开始以铝材作为外层保护壳,有效的保证轻量化从而提升电池能量密度。
 
 
与此同时,方形电池的单体容量和体积都更大,单体数量自然随之降低,那么对于BMS电池管理系统的要求也就更低。目前方形硬壳电机最有代表性就是由宁德时代推出的NCM811,电池密度达到了170kW/kg。
 
 
主要劣势就在于可定制自由度高,导致制造工艺不统一,每块电池的差异就会凸显出来。相对于圆柱电池,方形硬壳电池对于冷却系统布置的要求也更高。不过随着国家对于电池标准政策的推出,未来方形电池的差异也会随之减小。
 
软包电池虽然在汽车市场上应用的并不多,但我们对它并不陌生。我们的手机基本上采用的都是软包电池。
 
 
软包电池的外壳采用的是铝塑膜材质,跟采用铝壳的方形和圆柱电池相比来说重量更轻。在同等容量下,软包电池的重量要轻20%,而在同等重量下,软包电池的容量要比铝壳电池高50%。所以软包电池的理论能量密度要更高于方形电池和圆柱电池。
 
 
同时,软包电池最大的优势在于可以进行模块化定制,对于电池放置空间的要求并不高,目前许多PHEV车型都采用的是软包电池。
 
 
不过由于铝塑膜材质无法对电池本体起到保护作用,所以需要更坚硬的“外壳”来保护,所以在视觉上软包电池还是有硬壳包裹。不过定制的软包电池在形状上有着更多的想象空间,变化更多,不止局限于矩形。可以组成小型电池组放置在后备厢下方,也可以做成T字形布局。目前可查的也就只有日产轩逸纯电和别克的Velite 5了。
 
 
由于内部为叠片式的软包电池,一片片软包电池竖直叠放在一起,所以电池热管理系统的布置就需要在每两片电池中间需要加上一层冷却片,冷却液通过注水口注入,填充冷却片上的管路,循环流动并带走热量,再一次提高了成本。
 
更主要的原因是软包电池的工艺不是很成熟,主要技术都掌握在日韩电池供应商手里。再加上可定制化丰富,所以生产标准和工艺并不统一。更主要的原因国内对于生产铝塑膜外壳的技术较差,目前主要依赖进口,所以成本更高。种种因素导致了软包电池在市场中的应用广泛度较低。