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2017-07-25T20:27:27+00:00
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目前,電動汽車用的動力電池種類其實非常多,但是真正實用化的並不多。因為很多電池都有這樣或者那樣的問題。世界上大部分廠商都選擇了鋰電池,細節材料上有使用三元鋰電池的,有使用磷酸鐵鋰的,有使用錳酸鋰的,但是它們都可以歸結到鋰電池的範疇,需要充電放電,有循環次數。氫燃料電池和鋅空氣電池都不是充電電池,是靠消耗其他材料(氫氣,鋅)產生電能,需要添加其他材料才能維持運行,更類似傳統燃油車加油的概念。動力電池:氫燃料電池首先我們來看被「給力哥」諷刺為傻瓜電池的氫燃料電池。燃料電池並不是一個新東西,它的歷史可以追溯到1838年,德國化學家提出了燃料電池的理論。真正實現商用化則是1955年的事情,美國通用電氣的工程師造出來實用化的氫燃料電池,隨即就應用了到美國太空探索的雙子星計劃(題外話,有興趣的可以搜索一下紀錄片《從地球到月球》,看看美國人的雙子星計劃,阿波羅計劃,再看看的神舟計劃,嫦娥計劃)。1991年發展出來可以應用於汽車的氫燃料電池,這就是今天氫燃料電池的來源。相對於其他電池,氫燃料電池最大的優勢是能量密度極高,實驗室可以做到3千瓦時每公斤,比其他類型的電池都高很多。用於汽車可以以更小的體積和重量,提供更長時間的續航。但是,氫燃料電池也存在問題:一是價格,氫燃料電池的核心零件是質子交換膜和鉑催化劑,都是非常昂貴的材料,用在不計成本的航天可以,用在汽車上昂貴的價格讓氫燃料電池普及困難,即使到2015年,豐田也只敢說整車5萬美元,30多萬人民幣。而目前的價格是150萬到200萬人民幣,遠遠高於燃油車和鋰電池的電動車;二是燃料的來源和儲存,氫燃料電池需要氫氣,氫氣本身並沒有產業鏈支撐,製造,運輸,儲存,加註都極不方便,成本又很高,危險還很大,相比燃油車和鋰電池車成熟度太低。從用戶體驗角度,氫燃料電池車還有很長的路要走。給力哥諷刺氫燃料電池為「傻瓜電池」,也不是完全沒有道理。動力電池:鋅空氣電池鋅空氣電池的歷史也很悠久,可以追溯到1878年。鋅空氣電池更加類似我們所實用的乾電池,實際上在很多領域,鋅空氣電池也在替代乾電池。鋅空氣電池的能量密度較高,可以達到每公斤0.3千瓦時,比鋰電池高一,並且價錢便宜,鋅材料比鋰便宜的多。但是鋅空氣電池也有兩個問題:首先功率密度低,使用鋅空氣電池的電動車的雖然續航里程不遜色於鋰電池電動車,但是加速、爬坡性能都很糟糕,實用性不佳;其次產業鏈不匹配,鋅空氣電池和氫燃料電池類似,也需要更換材料,鋅空氣電池需要把氧化鋅更換為金屬鋅,這就需要從發電廠,到電解鋅工廠,鋅電池製造廠,到汽車換電池站等一系列的產業鏈配套。這些都要從頭開始,同樣遠不如鋰電池成熟,要實用化也需要走很長的路。動力電池:飛輪電池飛輪電池是最近幾十年才發展出來的新型電池,它不是傳統的化學能轉化成電能的化學電池,而是內部有一個高速旋轉的飛輪,靠飛輪動能儲存能量的電池。飛輪電池沒有化學物質,不存在爆炸燃燒之類的安全性問題,也不怕溫度變化,環境惡劣,循環壽命非常長。更可貴的是飛輪電池有極高的功率密度,達到5-10KW/kg,遠高於其他類型的電池,儘管能量密度和鋰電池差不多,但是高功率密度可以帶來極好的汽車加速性能,在能量回收的時候,也就可以承受更大的功率。在保時捷918的概念車上,副駕駛位置就是一個飛輪儲能系統飛輪電池唯一的缺點就是貴,技術上,性能指標上,安全性上,飛輪電池都很適合汽車使用,但是高昂的價格註定它只可能出現在豪華車或者超跑上,而不能進入大眾用汽車。動力電池:鋰電池鋰電池的歷史可以追溯到70年代,是目前應用最廣泛的電池。汽車用的動力鋰電池,其實也分好幾類,特斯拉最新用的松下電池已經是三元鋰電池了,三元鋰電池的能量密度、功率密度、安全性比較均衡,是中庸之選。特斯拉的優勢是,用軟體的辦法,解決了充放電過程中的安全性問題。使得本來不偏重安全的三元鋰電池可以應用於汽車。但是特斯拉的電源管理技術解決不了穿刺問題,只能靠加強電池包的保護來解決,遇到極端碰撞,強大的衝擊力擊破電池包的保護,特斯拉依然會起火爆炸,只是高強度的保護給了車主逃生的時間。磷酸鐵鋰(也就是比亞迪所謂的鐵電池)是應用比較廣泛的電池,它的優勢是安全性相對比較好,儘管也有事故,但是相對其他鋰電池已經是最好的了。它的功率密度比較好,可以大倍率放電,有不錯的加速性能。在循環壽命方面磷酸鐵鋰也有優勢,長期使用成本相對較低。磷酸鐵鋰的缺點是能量密度相對較低,同樣重量續航里程沒有優勢。此外,低溫性能比較差,冷天電量會損失很多。綜合看,磷酸鐵鋰還是被一致看好的動力電池。錳酸鋰電池,日本企業用的很多,優點是低溫性能比較好,低溫電量損失沒有磷酸鐵鋰那麼嚴重,價格也便宜,安全性不如磷酸鐵鋰,但是還不錯。但是材料本身不太穩定,容易產生氣體。從目前的動力電池技術看,氫燃料電池、鋅空氣電池都需要新建一個產業鏈來支撐,這需要很長的時間和大量的投資,而且兩者都有弱點,競爭力很弱,很長一段時間不會有什麼希望。飛輪電池性能優異,但是價格昂貴,如果能找到大幅度降低成本的辦法,飛輪電池是最適合電動車的,可惜目前還沒有找到的跡象。這就決定未來很長一段時間,飛輪電池只能出現在一些超高價的豪華車和超跑上。

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