01.18 電動車電池和手機電池有啥區別?

先劃重點:


  • 動力電池和手機電池都是鋰離子蓄電池,工作原理類似,但分為不同種類
  • 與手機電池不同,動力電池是高壓電池,能量密度高,儲存電能多
  • 動力電池按形狀分為方形、圓形和軟包;按正極材料分為三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等
  • 不同形狀和材料的電池各有優劣,決定電池性能、續航、壽命、安全性等因素
  • 動力電池最小單位是電芯,電芯組成模組,模組配上其他結構組成電池包/系統

本質上,電動車動力電池和手機電池同屬於鋰離子蓄電池,屬於二次電池,工作原理都是通過鋰離子在電池的正、負極間來回的流動,完成充、放電過程


電動車電池和手機電池有啥區別?


鋰離子動力電池工作原理(圖片來自:寧德時代CATL)


動力電池不像手機和家用電池小巧、輕薄,它的體積大,結構、技術更復雜;同時,與乘用車上搭載的其他電池相比,動力電池有很多特點:如大容量、高能量密度、高電壓等等,通常電壓可達300-400V、儲存的電能達到幾十甚至過百千瓦時、而重量可達幾百公斤甚至更重。


車廠會根據量產車的性能、續航、壽命、安全性、成本和售價等需求,選擇不同種類的電池。


一、外形


和手機電池一樣,為了把動力電池塞到不同的車型中,電池“造型”也各種各樣。“外在”形狀上,

電池有方形、圓柱形和軟包三種。


其中方形電池是行業的主流和趨勢,各大車企、電池廠商均在這方面投入很多。因為其設計結構的特點,使得電芯相對安全穩定,便於控溫、排壓排爆;同時方形的形狀也易於電池廠商發揮原材料優勢,做到較高能量密度,並易於根據車型、底盤的需要進行組合,所以很多車企會使用不同數量的方形電池模組適配自家不同的車型。


電動車電池和手機電池有啥區別?



圓柱形電池誕生的很早,以現在採用較多的18650電池(其實就是傳統5號電池)為例,其生產穩定性上有優勢,品牌比較多的是sony、松下、LG那些日本廠商,大家平常使用的手機充電寶裡用的基本都是圓柱形蓄電池。但圓柱電池體積利用率相對差,可以想一下,就算貼的再近,每四節電池中間也一定有縫隙;因為體積小,每節電池能攜帶的能量少,電動車內需要使用的數量很多,所以對BMS熱管理的要求相對更高一些。


電動車電池和手機電池有啥區別?



軟包電池也是動力電池的一種,部分電動車也會採用這類電池。軟包的形式也被廣泛應用於手機中,具備體積小、重量輕、能量密度相對能做的比較高的特點。但也是因為體積緊密,電解液在軟包內可以隨意流動,並極致的壓縮體積,減小厚度,雖然能做的很薄,但對散熱和安全的要求比較高。


電動車電池和手機電池有啥區別?



幾種電芯的優劣勢對比:


電動車電池和手機電池有啥區別?


方形(硬殼)、圓形、軟包電芯對比


二、內心


上面說到,電動車動力電池和手機電池一樣,都是鋰離子電池,不過鋰離子聚合物的種類不同。在“內在”材料方面,根據動力電池選用的正極材料的不同,可分為三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等。


1.不同電芯正極材料直接決定電池:成本、能量密度、壽命(循環次數)、穩定性、續航等。


2.相對來講,三元鋰材料因為能量密度大、續航長、安全穩定,成為行業首選。其中的“三元”指的是正極材料中材料含有鎳、鈷、錳或鎳、鈷、鋁三種鋰離子聚合物,通過不同的比例組合而成。(根據組份分成了NCM和NCA等種類,而它們還分成了不同的體系,行業裡比較前沿的是採用比例為8:1:1的鎳(N)鈷(C)錳(M)三元鋰離子動力電池,也就是811體系,類似的還有622、532、333體系,最大的區別是其聚合物比例)。


3.壽命方面,通常三元鋰循環次數能達到1500-2000次,而比較高的能達到2000次以上。


4.能量密度以後會單獨講講。


綜上,動力電池的形狀和正極材料決定了電池種類。比如一輛純電動車的電芯是方形的,電芯正極採用了三元鋰材料,那麼這輛車採用的就是【方形三元鋰動力電池】


電池的電芯的結構上,分為卷繞式和層疊式(疊片式),生產工藝有所不同,但工作原理類似,都是將極片以不同方式固定在電池殼體內,充入電解液,經過化成後使其內部產生膜結構、具備電性能來使用。


大家常用的5號、7號電池,剝開外殼裡面其實是一圈一圈卷繞在一起的,是典型的卷繞式電芯,而手機中採用的軟包電池,基本都是層疊式的【危險!請勿嘗試拆解】


電動車電池和手機電池有啥區別?


層疊式電芯和圈繞式電芯結構


上面講的電池嚴格來說叫電芯,是電池中最小的單元,多個電芯組成一個模組,而多個模組加上散熱系統、電源管理系統、底殼和頂蓋等其他結構組成通常說的電池,嚴格來講叫“電池包或電池系統”,而電池則與電機、電控並稱為“三電”,他們構成了電動車動力總成最重要的部分


三、總結


所以,大家在選購電動車的時候,建議關注一下動力電池是否“顏值與實力”兼具,也就是電池的形狀和正極材料,因為它們決定了電池的性能、續航、安全性及成本等因素,直接影響電動車的使用體驗。


分享到:


相關文章: