中國(guó)粉體網(wǎng)訊 新能源技術(shù)之關(guān)鍵,，是電池,，但不同企業(yè)對(duì)電池技術(shù)路線(xiàn)的選擇，卻是各顯神通,。
“我今天愿意拿所有的資產(chǎn)投入到銀隆中去,。”董明珠在去年12月15日的“中國(guó)制造高峰論壇”上表示,。據(jù)悉,，銀隆是一家年輕的新能源技術(shù)公司，2011年銀隆控股美國(guó)奧鈦納米技術(shù)有限公司,，以此掌握了電動(dòng)車(chē)鋰電池中的鈦酸鋰材料生產(chǎn)技術(shù),。
“而電動(dòng)汽車(chē)電池既是發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的核心，更是電力工業(yè)與汽車(chē)行業(yè)的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn),�,！眹�(guó)家新能源汽車(chē)創(chuàng)新工程專(zhuān)家組組長(zhǎng)王秉剛對(duì)此表示。目前做電動(dòng)車(chē)（包括低速電動(dòng)車(chē),、混動(dòng)等）的電池種類(lèi)繁多,，例如豐田的混動(dòng)車(chē)型用鎳氫電池，本田混動(dòng)、別克混動(dòng)則用鋰電池,，董明珠看好銀隆鈦酸鋰電池,，比亞迪新能源則用磷酸鐵鋰電池等。
可以看出,，新能源發(fā)展核心就是電池技術(shù),。萬(wàn)向集團(tuán)董事長(zhǎng)魯冠球也曾表示，“電池的進(jìn)步往往是突破性的,，是選擇用什么材料的問(wèn)題,，這就導(dǎo)致其具有很強(qiáng)的顛覆性，所以投資風(fēng)險(xiǎn)很大�,，F(xiàn)在電池不僅是萬(wàn)向遇到最難的問(wèn)題,，也是行業(yè)目前無(wú)法突破的瓶頸�,！�
那么現(xiàn)在新能源市場(chǎng)上使用的主流電池種類(lèi)都有哪些呢,？它們的應(yīng)用有什么區(qū)別呢？下面就由《汽車(chē)觀察》來(lái)帶領(lǐng)大家一同走進(jìn)電池的奧秘世界,。
鉛酸電池
代表企業(yè)或車(chē)型：長(zhǎng)安汽車(chē),、北汽集團(tuán)、長(zhǎng)城汽車(chē),、吉利汽車(chē),、上汽通用等傳統(tǒng)燃油車(chē)，一般采用鉛酸電池作為車(chē)輛供電裝置,，目前市面上大部分低速電動(dòng)車(chē)也采用鉛酸電池,。
第一代電動(dòng)汽車(chē)EV1采用的就是鉛酸電池，是由美國(guó)通用汽車(chē)公司在1996年生產(chǎn),，而鉛酸蓄電池由 Gaston Plante在 1859 年發(fā)明,，從發(fā)明到被應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)歷經(jīng)137年。所謂鉛酸蓄電池是以氧化鉛為正極板,，以海綿鉛為負(fù)極板,，硫酸水溶液作為電解液。鉛酸蓄電池是目前在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池,，主要作為內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)內(nèi)部各種電器和電子設(shè)備的供電電源,。
鉛酸蓄電池分封閉式和非封閉式兩種。封閉式不須維護(hù),，允許深度放電,，可循環(huán)使用，價(jià)格低廉,，已成為大多數(shù)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)供電裝置,。例如,，別克威朗就使用的免維護(hù)式鉛酸蓄電池。不過(guò)鉛酸蓄電池能量小和功率低是其致命弱點(diǎn),。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出,，一個(gè)單格鉛酸電池的標(biāo)稱(chēng)電壓是2.0V，能放電到1.5V,，能充電到2.4V,；在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常用6個(gè)單格鉛酸電池串聯(lián)起來(lái)組成12V的鉛酸電池,，還有24V,、36V、48V等,，使用壽命一般為3年,。
“功率、密度是可以通過(guò)增大電極的表面積來(lái)提高的,，但是將會(huì)增加侵蝕速度從而縮短電池的使用壽命,。”清華大學(xué)電機(jī)系副教授胡澤春表示,，“充放電方式也會(huì)嚴(yán)重影響它的使用壽命,，長(zhǎng)期過(guò)度充電和過(guò)度放電都會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短�,！�
鉛酸蓄電池之所以在過(guò)去 50年被廣泛應(yīng)用,，除有成熟的技術(shù)、可以大批量生產(chǎn),、生產(chǎn)成本低外,，可換性及價(jià)格便宜也占主導(dǎo)性因素。盡管新電池技術(shù)不斷地產(chǎn)生,，但鉛酸蓄電池至今仍作為動(dòng)力源,，主要應(yīng)用于旅游觀光車(chē),、電動(dòng)叉車(chē)或者一些短距離行駛的公交車(chē)上,。
堿性電池
代表企業(yè)或車(chē)型：一汽豐田混動(dòng)車(chē)型、長(zhǎng)安福特混動(dòng)車(chē)型,、雷克薩斯RX400h,、保時(shí)捷Cayenne等，一般使用鎳氫電池作為動(dòng)力電源,。
所謂堿性電池由鎳基和堿性溶液電解液構(gòu)成,，主要有鎳鎘電池、鎳鋅電池和鎳氫電池 3 種,，其中鎳氫電池相對(duì)于鎳鎘,、鎳鋅電池,，比能量較高并對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出,，鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成,，電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕,，使用壽命也更長(zhǎng),。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差,。據(jù)悉,，1999年通用汽車(chē)研發(fā)的第 2 代電動(dòng)汽車(chē)就是以鎳氫電池為動(dòng)力源，但最終因無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力而退出市場(chǎng),。不過(guò)日本豐田汽車(chē)公司利用鎳氫電池技術(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(chē),，即混合動(dòng)力車(chē)（HEV）。
鎳氫電池成為在電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)研究領(lǐng)域和市場(chǎng)應(yīng)用中最受關(guān)注的電池,，相對(duì)鉛酸電池,，鎳氫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,。這項(xiàng)技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)包括：更高的運(yùn)行電壓,、比能量和比功率，較好的過(guò)度充放電耐受性和熱性能,。
“不過(guò),，鎳氫電池應(yīng)用也有一定的受限性，其在低溫時(shí)容量減小和高溫時(shí)充電耐受性不佳,；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,。鎳氫電池雖比鉛酸電池儲(chǔ)存更多的能量,，但過(guò)放電會(huì)造成永久性損傷，荷電狀態(tài)必須被限制在一個(gè)較小的范圍內(nèi),，電池儲(chǔ)存的大部分能量并沒(méi)有被實(shí)際使用,，如豐田 Prius 只能使用電池 20%的能量�,！睒I(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示,。
鋰離子電池
代表企業(yè)或車(chē)型：本田混動(dòng)、別克混動(dòng)等,，例如本田雅閣銳混動(dòng),、別克君越混動(dòng)。
鋰離子電池可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池2 種,。鋰離子電池的陰極材料主要有鋰鈷氧化物,、鋰鎳氧化物,、鋰錳氧化物、磷酸鐵鋰等,，陽(yáng)極材料主要有石墨,、鈦酸鋰等。不同陰極材料的鋰離子電池性能也不盡相同,。
“相較鎳氫電池,，鋰離子電池具有相對(duì)較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫電池的 3 倍,。鋰離子電池體積小,，質(zhì)量輕，循環(huán)壽命長(zhǎng),，自放電率低,，無(wú)記憶效應(yīng)且無(wú)污染；電池單個(gè)性能指標(biāo)的數(shù)值范圍跨度大,，這是因?yàn)殇囯x子電池有較多的電極組合,，它們?cè)谛阅苌洗嬖谝欢ǖ牟町悺,！焙鷿纱焊苯淌诮忉尩馈?/p>
當(dāng)然,，鋰離子電池大量應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)也存在問(wèn)題，主要是因?yàn)槎喾N性能的限制,，包括鋰離子電池的安全性,、循環(huán)壽命、成本,、工作溫度和材料供應(yīng),。據(jù)悉，鋰離子電池目前以小容量,、低功率電池為主,，大容量高功率的鋰離子電池尚未大規(guī)模生產(chǎn)。另外對(duì)電池組的電池管理系統(tǒng)中一些技術(shù)還不成熟(如均衡充電技術(shù))也是鋰離子電池尚未在電動(dòng)汽車(chē)中廣泛應(yīng)用的重要原因之一,。
磷酸鐵鋰電池
代表企業(yè)或車(chē)型：比亞迪純電動(dòng)汽車(chē)（秦,、秦EV、唐等）,，宇通新能源客車(chē),、廈門(mén)金龍新能源客車(chē)等,。
目前在電動(dòng)汽車(chē)中,，應(yīng)用較多的鋰離子電池是磷酸鐵鋰電池。比亞迪新能源就采用磷酸鐵鋰電池,。它具有磷氧共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),，使氧原子不會(huì)被釋放出來(lái),，因而熱穩(wěn)定性和安全性較好，同時(shí)價(jià)格相對(duì)便宜,。這些因素使磷酸鐵鋰電池成為小型電動(dòng)汽車(chē)和PHEV動(dòng)力電池首選,。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,。其特色是不含鈷等貴重元素,，原料價(jià)格低且磷、鐵,，資源含量豐富,。其工作電壓為3.2V、單位重量下電容量大（170mAh/g）,、高放電功率,、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高,。
“不過(guò)在鋰離子電池中,，磷酸鋰電池的比能量、比功率以及運(yùn)行電壓相對(duì)較低,，在大型純電動(dòng)車(chē)應(yīng)用方面鈷酸鋰和錳酸鋰電池等更具優(yōu)勢(shì),。”業(yè)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)此表示,。
三元鋰電池
代表汽車(chē)或車(chē)型：特斯拉,、吉利帝豪、北汽EV200,、江淮iEV5,、艾瑞澤7e、榮威Erx5等,。
三鋰電池就是正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池,。據(jù)清華大學(xué)歐陽(yáng)明高教授解釋?zhuān)^ "三元"，指的是正極是三元,，負(fù)極是石墨,。三元鋰電池具有能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰的優(yōu)點(diǎn),。目前,，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱(chēng)電壓已達(dá)到3.7V,，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)鈷酸鋰電池水平,。
特斯拉公司生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)就是選用的三元鋰電池，特斯拉電池技術(shù)總監(jiān) Kurt Kelty 給出的選用理由是：能量密度更大且穩(wěn)定性,、一致性更好,；可以有效降低電池系統(tǒng)的成本,；尺寸小，可控性和安全性都能不斷提高,。
不過(guò)有業(yè)內(nèi)人士指出,，“三元鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池等,，由于鎳鈷鋁的高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,，導(dǎo)致高溫安全性差，且pH 值過(guò)高易使單體脹氣,，進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn),，目前造價(jià)較高。”
據(jù)悉，現(xiàn)有三元鋰電池如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水,，都會(huì)有明火產(chǎn)生。所以一般三元鋰電池都會(huì)有一層鋼殼保護(hù),，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以,，雖然特斯拉給電池組進(jìn)行了全方位的保護(hù),，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的,。
“而磷酸鐵鋰電池則要穩(wěn)定許多,，電池板就算是穿刺、短路也不會(huì)爆炸燃燒,，遭到350℃的高溫也不會(huì)起火（三元鋰電池在180-250℃就扛不住了）,。所以在安全性能上，磷酸鐵鋰電池略勝一籌,�,！睒I(yè)內(nèi)人士告訴記者。
鈦酸鋰電池
代表企業(yè)：珠海銀隆,，目前該項(xiàng)電池技術(shù)應(yīng)用正在研發(fā)試驗(yàn)階段,。
在實(shí)際研發(fā)應(yīng)用中，有一種正極是三元,，負(fù)極是鈦酸鋰組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池,，通常被稱(chēng)為“鈦酸鋰”，其性能比較安全,，壽命比較長(zhǎng),，不屬于普通所說(shuō)的“三元材料”。
“所謂鈦酸鋰電池，是采用鈦酸鋰作為電池的負(fù)極材料,，這一技術(shù)路線(xiàn)迥異于主流的采用石墨作為負(fù)極材料�,！睒I(yè)內(nèi)人士指出,。
格力電器董事長(zhǎng)董明珠對(duì)此表示，“鈦酸鋰是美國(guó)奧鈦納米公司最成熟的產(chǎn)品之一,�,！� 有業(yè)內(nèi)人士指出，“采用鈦酸鋰作為負(fù)極材料的優(yōu)缺點(diǎn)都十分明顯,。其優(yōu)點(diǎn)是電池循環(huán)壽命長(zhǎng),、具備快充、耐寬溫和安全性好等特性,。缺點(diǎn)在于造價(jià)偏高,、能量密度偏低，相對(duì)應(yīng)的,，其電池體積較大,。其中，能量密度偏低（通俗而言就是電量少）是非常致命的,。業(yè)界普遍認(rèn)為：鈦酸鋰電池的能量密度（90 wh/kg）低于其他類(lèi)型的動(dòng)力電池上（磷酸鐵鋰為 110 ～120 wh/kg）,。受制于這一因素，該技術(shù)很難應(yīng)用于新能源乘用車(chē)（輕型車(chē)）上,。
珠海銀通新能源董事長(zhǎng)魏銀倉(cāng)也承認(rèn),，“銀隆所研發(fā)的鈦酸鋰電池確實(shí)是小眾的，而且經(jīng)濟(jì)效益也排在最后,，但他強(qiáng)調(diào),，銀隆看重的是這一技術(shù)全生命周期的綠色環(huán)保、以及安全,�,！�
據(jù)悉，目前這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng),、機(jī)器人行業(yè)以及少量公交車(chē)上,，因?yàn)閼?yīng)用范圍局限，鈦酸鋰電池在全球鋰電池中僅占比2%,。 除能量密度外,，鈦酸鋰的價(jià)格比磷酸鐵鋰和三元材料貴兩三倍以上。目前,，世界上僅有兩家公司在鈦酸鋰電池領(lǐng)域掌握領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),，一是日本東芝，二是珠海銀隆。
前景展望
凡事有利便有弊,，不同類(lèi)型的動(dòng)力電池表現(xiàn)如何,，終究需要市場(chǎng)長(zhǎng)期的驗(yàn)證。在目前市場(chǎng)上的電池中,，鋰離子電池(鋰離子電池和鋰聚合物電池)除在價(jià)格和安全性方面處于劣勢(shì)以外,，其他方面均處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，有進(jìn)一步研發(fā)和大規(guī)模應(yīng)用的前景,。目前在混動(dòng)車(chē)型中,，主要的汽車(chē)公司均采用鎳氫電池和各種基于鋰離子技術(shù)的電池，電池組容量為 3~60 kW·h甚至更多,。在傳統(tǒng)燃油汽車(chē)中,，主要應(yīng)用鉛酸電池作為設(shè)備供電裝置。鈦酸鋰電池目前尚處在研發(fā)階段,，還未大規(guī)模量產(chǎn),。
所以，電池不同技術(shù)路線(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)和核心技術(shù)性能的突破才剛剛開(kāi)始,。
