磷酸鐵鋰離子電池：比亞迪漢EV

磷酸鐵鋰離子電池，可謂是占據(jù)了純電動(dòng)汽車(chē)電池產(chǎn)業(yè)的半壁江山，近些年由于國(guó)家新能源補(bǔ)貼政策的改變以及能量密度基本觸到電池發(fā)展的天花板，顯得有些英雄垂暮，但成本低、安全性好也讓磷酸鐵鋰離子電池沒(méi)有完全退出舞臺(tái)。

磷酸鐵鋰離子電池正極采用了磷酸鐵鋰，穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu)讓這種電池安全性能更好，充放電性能也更加優(yōu)異，1C充放循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次，穿刺不爆炸，過(guò)充時(shí)不容易燃燒和爆炸。在這一方面可以說(shuō)是吊打NCA電池和NCM電池。

但磷酸鐵鋰離子電池的缺點(diǎn)在于低溫性能差、能量密度低，在北方等寒冷地區(qū)，純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程會(huì)大打折扣，這也是很多車(chē)企逐漸拋棄這種電池的原因之一?，F(xiàn)在搭載磷酸鐵鋰的電池已經(jīng)很少了，2016款比亞迪秦EV搭載的就是磷酸鐵鋰離子電池。

比亞迪最近公布的刀片電池實(shí)際上就是磷酸鐵鋰離子電池，通過(guò)對(duì)電池疊片方式的更新升級(jí)，進(jìn)一步提升了磷酸鐵鋰離子電池的體積能量密度，讓磷酸鐵鋰離子電池有了更多的可能性。

即將推出的漢EV車(chē)型就搭載了刀片電池，據(jù)稱(chēng)新款秦ProEV也會(huì)換用這款電池。比亞迪漢EV四驅(qū)高性能版本的續(xù)航里程能達(dá)到550km，兩驅(qū)長(zhǎng)續(xù)航版本車(chē)型續(xù)航里程則為605km，與很多搭載了NCM電池的純電動(dòng)汽車(chē)型比較，這個(gè)數(shù)據(jù)也很有優(yōu)勢(shì)。

三元鋰離子電池：蔚來(lái)ES6、特斯拉ModelS

在市場(chǎng)占有率上，三元鋰離子電池可以說(shuō)與磷酸鐵鋰離子電池平分秋色，其中NCM電池則是單元電池中主流品類(lèi)。NCM代表了正極重要成分鎳、鈷、錳，而我們常說(shuō)的811、523、622等數(shù)字則代表著電池中這三種金屬的比例。

鎳作為電池正極的活性物質(zhì)，是電池反應(yīng)中重要參戰(zhàn)成分之一，可以理解為電流就是由這種物質(zhì)在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)化出現(xiàn)的。鈷則作為材料穩(wěn)定劑存在，保證正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定從而減緩電池衰減速度，但鈷配比過(guò)高相對(duì)應(yīng)著活性物質(zhì)鎳的含量下降，會(huì)導(dǎo)致電池容量下降。除此之外，鋰鎳混排的現(xiàn)象也會(huì)降低電池安全性。

因此，找到這三種金屬的微妙平衡點(diǎn)是NCM電池發(fā)展以來(lái)各大廠商一直為之努力的事情，選擇配比的核心是圍繞著高鎳低鈷而進(jìn)行。而NCM811電池則是量產(chǎn)車(chē)型中搭載的鎳含量最高的電池，如寶馬X1、蔚來(lái)ES6、小鵬P7以及幾何A車(chē)型等車(chē)型。

以插混車(chē)型寶馬X1為例，目前在售的PHEV車(chē)型中，它是純電續(xù)航里程最長(zhǎng)的一款車(chē)，搭載了寧德時(shí)代NCM811三元鋰離子電池PACK。一般的插混車(chē)型純電續(xù)航里程在60公里以下，這臺(tái)車(chē)的電量只有24kWh，電池能量密度為140Wh/kg，但是純電續(xù)航里程可以達(dá)到110km。

使用了NCM811電池的小鵬P7是國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)锢m(xù)航能力最高的一款車(chē)型，采用全鋁箱體對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)，又使用了SMC復(fù)合材料等輕量化技術(shù)，這一代電池組的能量密度達(dá)到170Wh/kg，最高的里程沖到了700km以上，也足以看得出NCM811電池在容量方面的優(yōu)勢(shì)。

除了NCM811以外，NCM622、NCM523也是車(chē)企比較青睞的選項(xiàng)。比亞迪秦ProEV超能版使用的就是NCM622電池，電池能量密度為161Wh/kg，電池容量為69.5kWh，NEDC工況下純電續(xù)航里程可以達(dá)到520km。而NCM523電池鎳含量相對(duì)較低，容量也比較低，已經(jīng)被大部分車(chē)企棄用了。

能量密度高和安全性就像蹺蹺板，無(wú)法兼得，為提高安全性能就不得不犧牲掉一些能量密度，穩(wěn)定性、熱失控和循環(huán)壽命也一直是鎳含量最高的NCM811電池最難纏的問(wèn)題，理想條件當(dāng)然是去鈷化，但在無(wú)鈷電池暫時(shí)只是概念的情況下，特斯拉研發(fā)的NCA電池也是一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。

NCA電池正極材料使用了鎳、鈷和鋁，配比為0.8:0.15:0.05，進(jìn)一步降低了鈷在電池中的含量，電池衰減速度也要慢于NCM電池。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，NCA電池可以說(shuō)是通過(guò)離子摻雜和表面包覆改性過(guò)的NCM電池，但鋁這種兩性金屬很特殊，生產(chǎn)條件較為嚴(yán)苛。此外，NCA電池生產(chǎn)全過(guò)程要求在純氧環(huán)境下進(jìn)行，濕度控制在10%以下，這對(duì)廠的設(shè)備和生產(chǎn)成本十分不友好。

高鎳材料共同的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性較差，NCA電池在充放電時(shí)還會(huì)出現(xiàn)氣體，導(dǎo)致電池鼓脹變形，循環(huán)壽命和安全性都無(wú)法得到保證，這也對(duì)車(chē)企的電池管理系統(tǒng)和電池包封裝技術(shù)要求更高。

特斯拉ModelS上搭載了并聯(lián)的7000多節(jié)NCA18650電池，能量密度可達(dá)252Wh/kg；實(shí)際上，進(jìn)口版Model3也搭載的是NCA電池，這也是第一款使用NCA的量產(chǎn)車(chē)型。前段時(shí)間，特斯拉還為最新研發(fā)的單晶NCA電極申請(qǐng)專(zhuān)利，研究出了一種高效的鎳鈷鋁電極加熱工藝，可以將循環(huán)壽命提升到4000多次。

當(dāng)然，考慮到生產(chǎn)技術(shù)和成本、安全性等因素，國(guó)內(nèi)重要選擇了NCM電池路線(xiàn)，但這并不意味著NCA電池沒(méi)有發(fā)展的可能性。從能量密度來(lái)說(shuō)，NCA更具潛力，從安全角度來(lái)看，NCM電池雖然比不上磷酸鐵鋰離子電池，但還是要比NCA電池技高一籌。

磷酸鐵鋰離子電池就像一個(gè)中規(guī)中矩的好學(xué)生，而NCA電池和NCM電池則更像一個(gè)偏科的學(xué)生，某些方面能打100分，但某些方面卻不及格。能量密度方面比較的話(huà)，NCA電池＞NCM電池＞磷酸鐵鋰離子電池，而在安全性方面，NCA電池＜NCM電池＜磷酸鐵鋰離子電池。

鎳氫電池：凱美瑞雙擎

現(xiàn)在提起鎳氫電池，大家可能有點(diǎn)陌生，但一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)手機(jī)充電要循環(huán)三次12小時(shí)的充放電，首次使用要把電量用盡，然后再充電。充電也要充滿(mǎn)為止，這就來(lái)自于鎳氫電池和鎳鎘電池。

其實(shí)在新能源車(chē)企中，很少見(jiàn)到鎳氫電池的身影，但是有一個(gè)品牌卻依舊堅(jiān)持選擇鎳氫電池，那就是豐田。豐田初代普銳斯插混車(chē)型使用的就是鎳氫電池，最新一代凱美瑞雙擎插混車(chē)型也搭載了鎳氫電池，為何豐田對(duì)鎳氫電池愛(ài)的如此深沉呢？

鎳氫電池多用在插混車(chē)型上面，這也是由插混車(chē)型的特點(diǎn)決定的。相比純電動(dòng)汽車(chē)型來(lái)說(shuō)，插混車(chē)型電池快速充放電能力也要優(yōu)于三元鋰離子電池。從車(chē)型性質(zhì)來(lái)說(shuō)，雖然三元電池能量密度高，但在插混車(chē)型上，相同的電池容量，電池重量差距不大，在相對(duì)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，鎳氫電池是最優(yōu)選擇。對(duì)電池容量要求較低的混動(dòng)車(chē)型，多數(shù)會(huì)優(yōu)先考慮鎳氫電池。

從安全性方面考慮，NCM電池雖然能量密度高，但在發(fā)生刺穿現(xiàn)象時(shí)，往往會(huì)發(fā)生爆炸。而鎳氫電池電解液是不可燃的水溶液，比熱容和電解液蒸發(fā)熱相對(duì)較高，而能量密度相對(duì)較低，即使發(fā)生短路、刺穿等極端異常情況，電池溫度升高較小，不會(huì)出現(xiàn)燃燒問(wèn)題。

但鎳氫電池比NCM三元電池脆弱的多，過(guò)充電會(huì)讓正負(fù)極發(fā)生膨脹，上面附著的活性物質(zhì)脫落，隔膜也會(huì)受到損傷，表現(xiàn)在電池上就是容量下降，電池壽命縮短。

作為一款已經(jīng)發(fā)展成熟的電池，鎳氫電池的制造成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池，比標(biāo)榜性?xún)r(jià)比高的磷酸鐵鋰離子電池成本還要低。