[汽車之家 電動(dòng)車技術(shù)] 說(shuō)到三元鋰電池,,之前最廣泛應(yīng)用于乘用車的案例就是特斯拉了,而國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車制造商主要力推的是的磷酸鋰鐵電池,。三元鋰電池(鎳鈷錳)主要安全及熱穩(wěn)定性低(相對(duì)磷酸鐵鋰材料而言)的缺點(diǎn),,但是三元鋰電池在能量密度和單體產(chǎn)品成本方面有比較明顯優(yōu)勢(shì)。而隨著電池電量,、熱量管理技術(shù)的逐步成熟,,如北汽、長(zhǎng)安以及之前一直堅(jiān)持使用磷酸鐵鋰電池的比亞迪都在其最新研發(fā)的產(chǎn)品中開(kāi)始使用三元鋰電池,。而地處中國(guó)內(nèi)地的江淮汽車在今年率先在其第五代純電動(dòng)汽車江淮iEV5(下稱iEV5)上使用了18650三元鋰電池作為儲(chǔ)能單元,,相信不少網(wǎng)友存在車用三元鋰電池模塊究竟是如何制造的這樣的疑問(wèn),今天我們就走進(jìn)淮汽車為您進(jìn)行揭秘,。
于今年4月在上海車展上市的江淮iEV5是國(guó)內(nèi)第一款采用18650鋰電池組件作為儲(chǔ)能單元的純電動(dòng)車型,。該車具有23kWh的電池容量,廠商公布的最高續(xù)航里程可達(dá)240km,,使用專用充電樁進(jìn)行直流電充電只需1小時(shí)即可充入80%的電量(220V家用電充電8小時(shí)充滿),,完全滿足日常使用的需求。該車的廠商指導(dǎo)價(jià)格為18.08萬(wàn)元,,不過(guò)從汽車之家上的車主成交價(jià)格來(lái)看,,北京、上海,、湖北,、安徽等地的裸車價(jià)格均不到10萬(wàn)元,是一款性價(jià)比很高的城市短途代步用車,。
● 什么是三元鋰電池
目前車用動(dòng)力電池已經(jīng)經(jīng)過(guò)了最初的一次性電池(19世紀(jì)1873年,,戴維森剛剛發(fā)明電動(dòng)汽車時(shí))到鉛酸電池,再?gòu)逆嚉潆姵氐戒囯姵貫橹鞯?a class="ShuKeyWordLink" target="_blank">現(xiàn)代車用動(dòng)力電池格局,。鋰電池具有每千克重量?jī)?chǔ)能多(能量密度大)以及可循環(huán)次數(shù)大的優(yōu)勢(shì),,所謂的“三元鋰電池”簡(jiǎn)單來(lái)講就是電池正極材料由三種金屬元素與鋰共同構(gòu)成的鋰電池種類,如目前大量應(yīng)用的鎳鈷錳酸鋰電池,,下面我們就首先來(lái)了解一下鋰電池的各種特性,。
鉛酸電池污染大、能量密度低主要作為汽車電瓶使用,,在這里我們就不做介紹了,。鎳電池在單體能量密度上低于鋰電池,不過(guò)在鋰電池還未大量普及的時(shí)代,,電動(dòng)車多以鎳氫或是鎳鎘電池作為儲(chǔ)能單元,。在混合動(dòng)力明星車型普銳斯上就大量使用了鎳氫電池,,而且普銳斯在鎳氫電池技術(shù)方面有獨(dú)到之處,廠家宣稱其搭載的鎳氫電池壽命超過(guò)10年,。不過(guò)我們也知道,,在新一代普銳斯上也開(kāi)始搭載鋰電池了……
如果不具備豐田在電池壽命管理上的“黑科技”那么使用技術(shù)更加先進(jìn)的鋰電池就成了各個(gè)車企的最佳選擇。錳酸鋰電池目前啟辰將其應(yīng)用于晨風(fēng)之上,,其應(yīng)用技術(shù)比較成熟,,但是能量密度、電池循環(huán)壽命同磷酸鐵鋰電池和鎳鈷錳酸鋰電池相比都低了不少,,基本同鎳氫電池相當(dāng),;而比亞迪使用的磷酸鐵鋰電池在電池循環(huán)壽命以及能量密度方面都有由于錳酸鋰電池和鎳氫電池的表現(xiàn)。
而以鎳鈷錳酸鋰電池為代表的最新一代的三元鋰電池(正極材料由三種材料構(gòu)成),,不論是電池循環(huán)次數(shù)還是最重要的每千克儲(chǔ)能數(shù)量都有了質(zhì)的提升,。單純從這方面來(lái)看,三元鋰電池確實(shí)是現(xiàn)階段新能源汽車上動(dòng)力電池的最佳選擇,。
鋰電池可以有多種形狀,,除了18650這種金屬外殼圓柱狀電池之外,還有外殼為鋁塑材料的軟包裝形式以及方形電池種類,。其中鋁塑包裝的軟殼電池是目前應(yīng)用最為靈活的鋰電池形式,,其大小、厚度都可以自由定制,,而且可以多片堆疊,,具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用靈活性。
當(dāng)然,,除了以上的常見(jiàn)的鋰電池制式之外,,還有各大電池生產(chǎn)商為車企定制的“高階版本”鋰電池包,它們目前在新能源汽車上使用也比較多,。如三星SDI為寶馬i3和i8定制的高壓鋰電池包,,有著同小型鉛酸蓄電池一樣的外觀。而應(yīng)用在日產(chǎn)聆風(fēng)上產(chǎn)自AESC的鋰電池包則為片狀,,起保護(hù)作用的金屬殼內(nèi)包裹的是普通軟包鋰電池,。
不過(guò)三元鋰電池也有一些先天的劣勢(shì),,它相比磷酸鐵鋰電池來(lái)講更加“嬌氣”:如果工作溫度過(guò)高則會(huì)永久性地影響電池壽命,溫度太高還會(huì)起火燃燒甚至爆炸,。鋰電池燃燒時(shí)釋放的高溫氣體甚至能夠直接燒穿3mm厚的鋁板,因此如何為電池提供一個(gè)安全穩(wěn)定的工作環(huán)境就成了各個(gè)廠家工程師們思考的問(wèn)題,。比如江淮汽車早在2011年就生產(chǎn)了少量鋰電池版本的同悅第二代電動(dòng)車以驗(yàn)證電動(dòng)車搭載18650電池的可靠性,經(jīng)過(guò)四年的技術(shù)驗(yàn)證,,終于在iEV5上正式將這一技術(shù)量產(chǎn)化,。
● 與特斯拉18650電池技術(shù)的不同
就像前面說(shuō)到的一樣,,鋰電池十分嬌氣,,在成百上千個(gè)鋰電池緊密排布構(gòu)成的電池組中,,如果一顆電池發(fā)生短路故障之后釋放的熱量極易導(dǎo)致連鎖反應(yīng)牽連到周圍的電池,。所以為了將鋰電池更加安全地放在車上,,工程師們想了不少辦法,。以特斯拉為例,,它的7000余只18650電池每只都有獨(dú)立的保險(xiǎn)絲,能在單只電池電流過(guò)大時(shí)及時(shí)斷開(kāi)與之的電路連接,,并且電池組采用循環(huán)液冷設(shè)計(jì),,能夠及時(shí)帶走電池產(chǎn)生的熱量,,使它們工作在一個(gè)穩(wěn)定的溫度環(huán)境之中,。
普通18650電池只有正極才有安全泄壓結(jié)構(gòu)。電池發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的熱量和氣體只能從一個(gè)方向排出,。因此電池容易發(fā)生橫向的鼓包或是炸裂,,這在排布緊密的動(dòng)力電池組件中可以說(shuō)是災(zāi)難性的結(jié)果,。所以華霆?jiǎng)恿吞旖蛄ι竦墓こ處焸冊(cè)谘邪l(fā)江淮iEV系列上使用的18650鋰電池組時(shí),,比特斯拉的電池組安全策略又進(jìn)了一步:他們對(duì)單個(gè)18650電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,。增加了電池負(fù)極的泄壓機(jī)構(gòu),,在發(fā)生故障之后電池產(chǎn)生的熱量和氣體能在水平方向上有兩個(gè)通道釋放,,進(jìn)而不會(huì)產(chǎn)生電池爆炸,將其對(duì)水平方向上布置的其它電池的影響降到最低,。
而對(duì)整組電池的安全保障方面,江淮電動(dòng)車電池組采用的安全策略同特斯拉基本一致,,不過(guò)現(xiàn)在看來(lái)江淮甚至?xí)⑽⒏呙饕恍6叨荚趩蝹(gè)電池與電池組之間設(shè)計(jì)了保險(xiǎn)結(jié)構(gòu),,能夠保證單個(gè)電池在電流過(guò)大時(shí)通過(guò)熔斷的方式來(lái)斷開(kāi)個(gè)別電池。特斯拉采用的是單根保險(xiǎn)絲的設(shè)計(jì),,江淮iEV系列的電池則采用了帶有彈性的熔斷片設(shè)計(jì)。我們知道車輛在日常行駛中震動(dòng)一直如影隨形,,江淮采用的電池負(fù)極連接物為螺旋狀的彈性熔斷片,能夠吸收更多的震動(dòng),。設(shè)計(jì)上更加高明,,理論上對(duì)惡劣環(huán)境的應(yīng)對(duì)能力也更強(qiáng),,也更加適合國(guó)內(nèi)的用車環(huán)境。
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