电动汽车的电池能量密度与安全性如何兼顾?

作者&投稿:胥姜 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
新能源汽车的电池性能和安全性到底怎么样~

我们都知道,对于新能源汽车来说,动力电池组是非常核心的部件,这是因为动力电池组直接决定了新能源汽车的性能表现以及安全性。那么,我们又该如何评价新能源汽车的电池性能和安全性?
首先,来谈谈磷酸铁锂电池,这种电池组是用磷酸铁锂作为正极质料的锂离子电池。磷酸铁锂电池不含钴等宝贵元素,质料代价低,并且磷、铁在地球上的含量丰富,所以售价便宜。再者,就是目前主流的三元聚合物锂电池,这种电池组的特点就是能量密度高,循环性能好。
磷酸铁锂电池和三元锂电池就安全性来看,则是磷酸铁锂电池会更高一些。比如说,三元锂电池在200摄氏度时候就会发生分解;而磷酸铁锂电池则是要到800摄氏度才会发生分解。并且三元锂质料的化学反应越发剧烈,会释放大量的氧离子,加速燃烧。但是现在的三元锂电池组的能量密度又要比磷酸铁锂电池高,所以主流还是三元锂电池。
不过现在电池技术进步很快,随着固态电池组研发研制的进一步进行,相信未来的新能源汽车电池组将会更加的安全。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

氢云链认为一款动力电池好不好,主要会看三个方面:安全稳定性、循环使用寿命和电池能量密度。
当然,这里必须要指出,动力电池首先要做到安全第一,只有在保证安全性的前提下才可考虑继续提升电池性能,单独撇开安全性谈性能,氢云链认为这都是耍流氓。



不过,事实证明,国内有很多新能源主机厂为了一味追求高能量密度,在安全性方面并没有得到一个很好的保障,这也是为什么从去年年底开始,纯电动汽车的自燃会大幅增加的原因所在。
为何提高电池续航会影响安全性?
提高电动汽车续驶里程的方法有很多,其中最直接有效的方法就是提高电池容量。
而提高电池容量的方法主要有提高电池能量密度和增加电池数量。不过,由于电动汽车的空间是有限的,单纯依靠电池数量的堆积来实现电池容量的提升,操作起来不现实。因此,提高电池能量密度,是当前电动汽车产业提升续驶里程的根本办法。
而电池能量密度的提升,主要取决于电池正极材料中镍这种材料的多寡。镍含量越高,电池能量密度越高,但因此电池的稳定性越差,造成电池热失控的可能性也越大。
如何平衡?
氢云链认为,要想达到动力电池的性能与安全性之间的平衡,最重要的因素就是成本,俗话说一分钱,一分货,如果定位高端的,就可以选择各方面性能参数和安全性都非常高的优质动力电池,如果定位入门级的,则完全就可以选择性价比相对高一点的动力电池。
其次,对于动力电池安全方面,从厂家到车企应该也要做到以下几点:
1、电池厂商一定要严格按国家标准对电池的安全性能进行测试,包括短路、浸水、挤压、穿刺、燃烧、碰撞等,一定要严把质量关,严禁将未经验证的产品流入市场。
2、电池厂商一定要严格控制电池材料中镍的含量,不要一味为了追求高能量密度与低成本,而盲目增加镍含量,须知安全比性能更重要。
3、车企在车辆装配时,要对电池安全性能做进一步检测与验证,避免车辆带病出厂。车企更应该从降低车辆能耗与整备质量等方面进行续驶里程的提升,而不是一味以提高电池容量来获得续驶里程。

电动汽车的动力电池似乎无法兼顾能量密度与安全,以低成本合理密度扩容应该是正理。
动力电池能量密度与安全性总是成反比的,单体容量密度的提升与实际使用的冲突表现大致如下。单体能量密度提升10%,循环重放次数减少20%。单体能量密度提升10%,充放电倍率降低35%左右。单体能量密度提高10%,运行温度约提高20%。




能量密度的提升对使用寿命、便利性以及安全性均有明显影响,密度稍微提升一些则电池PACK(成组布局封装等)则要面对更严峻的考验,尤其对充电模组的均衡能力以及散热系统要求更加严格。在充电时各个小组电池电流要平均,否则形成的电场强度不一则有可能造成局部电池组高温,同理高倍率放电也要考虑这一问题;再者高密度电池组重放过程都会产生非常高的温度,散热系统概率性出现问题等同于自燃的概率。



目前单体能量密度最高的是某拉使用的某下镍钴铝电池,为了提高单体能量密度这种电池的镍含量相当的高,所以即使用了循环反应稳定能力更强的铝元素也无法保证稳定;结果导致了充电以及极限驾驶过程中电池组会出现局部过热,一旦超过冷却系统的能力范围则会出现热失控导致自燃,这一汽车品牌也自然而然的成为了自燃概率最高且没有之一。
所以盲目的提高电池能量密度本就是钻牛角尖,PACK很难做到稳定的控制温度以保证安全,所以使用合理能力密度并降低电池制造成本,能提高电池组容量才是理想的方式,这种方式是用回铁电池。



铁电池指磷酸铁锂电池,能量密度虽然略低一些但是稳定性非常高,能经受严格碰撞挤压、穿刺和高温试验能保证无爆燃的电池正是铁电;而且这种电池的制造成本理论上比镍类锂电池低⅓甚至更多,容量低一些但可以用扩容的方式补偿,重点是能以同样的成本补偿出多得多的容量,何乐不为?
至于扩容后对重量的增加并不是大问题,扩容后可理解为电动汽车从单人代步变成满载,百公里电耗就算多3kwh/100km;而100kwh的容量的镍类电池假设成本为15万,同样的成本假设能安装150kwh的铁电池,前车百公里电耗20kwh能行驶500公里,后车百公里电耗23kwh能行驶652km,还有疑问吗?



那要看厂商的技术支持能不能做到了

同时都兼顾可以,但是很难,只能看各厂商肯不肯下功夫了

一味增加能量密度不只是唯一出路

电池能量密度与安全性是鱼和熊掌不可兼得的问题


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