電動車的三種常見鋰電池解析

目前電動車的鋰電池最緊要有三種，依次為：磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池和三元材料電池

1.1.1磷酸鐵鋰電池：

磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池，緊要用作動力鋰離子電池，而且它的放電效率較高，倍率放電情況下充放電效率可達到90%以上，而鉛酸蓄電池約莫為80%。在電池中，磷酸鐵鋰電池的安全性也高于其他的電池，理論壽命可以達到7~8年，實際使用壽命約莫為3~5年，性能價格比理論上為鉛酸蓄電池的4倍以上。

下面再來說說它的缺點，磷酸鐵鋰電池的價格高于其他類型的電池，而且，電池容量較小，續行里程短，而且報廢后基本上不能回收再利用，沒有可回收價值。綜上所述，磷酸鋰鐵電池在電動車上的使用，會使整體的成本提升，而且電池不可回收利用，這樣會造成資源的浪費和消耗。

1.2鈷酸鋰電池：TESLA的專屬電池

TESLA電動車的電池采用了松下供應的NCA系列（鎳鈷鋁體系）18650鈷酸鋰電池，單顆電池容量為3100毫安時。TESLA采用了電池包的戰略，85kWh的MODELS的電池單元一共運用了8142個18650鋰電池，工程師首先將這些電池以磚、片逐一均勻分配最終組成一整個電池組，電池組位于車身底板。

鈷酸鋰電池具有結構穩定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差而且成本非常高，緊要用于中小型號電芯，標稱電壓3.7V。TESLA把這樣的電池包合到一起，安全性就成了一個很要關注的問題，TESLA的工程師在電池組內的保險裝置分布到每一節18650鈷酸鋰電池，每一節18650鈷酸鋰電池兩端均設有保險絲，當電池出現過熱或電流過大時，保險絲會切斷，以此戒備因某個電池出現異常情況（過熱或電流過大）時影響到整個電池組。那么，就此來看，鈷酸鋰電池雖然本身存在著缺陷，但是在TESLA的工程師的包裝上安全性基本上可以忽略。顯然，這樣的處理辦法還是很適合在純電動車上發展。

1.3三元材料電池：

以電池的正極材料作為命名方式，三元鋰電池的全稱為三元聚合物鋰電池，指的是正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元聚合物的鋰電池。三元鋰電池多用于筆記本電腦等電子產品，后被用于電動車范疇。使用三元鋰電池的純電動車中，公眾最為熟悉的或許就是特斯拉的ModelS車型。

比亞迪董事長王傳福表示，比亞迪最新研究的磷酸鐵錳鋰電池沖破了傳統的磷酸鐵鋰電池的能量密度限制，達到了三元材料水平，而在成本控制上比一般的磷酸鐵鋰更加優秀，續航能力得到了大幅度的提升。

2.1

鋰空氣電池是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池。放電過程：陽極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子（Li+），Li+穿過電解質材料，在陰極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結合生成氧化鋰（Li2O）或者過氧化鋰（Li2O2），并留在陰極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。

鋰空氣電池比鋰電池具有更高的能量密度，因為其陰極（以多孔碳為主）很輕，且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里。理論上，由于氧氣作為陰極反應物不受限，該電池的容量僅取決于鋰電極，其比能為5.21kWh/kg（包括氧氣質量），或11.14kWh/kg（不包括氧氣）。相對與其他的金屬-空氣電池，鋰空氣電池具有更高的比能（見下表）[1]，因此，它非常有吸引力。

科學家們非常希望鋰空氣電池有一天能取代我們目前使用的鋰電池。鋰離子充電電池已經被使用了近25年，劍橋大學化學系的ClareP.Grey教授在電話中說，25年前，結構更為緊湊的鋰電池為便攜式電子產品的出現鋪平了道路，使我們隨身攜帶的電子設備變得更為輕靈便攜。鋰電池技術在當時更適合消費者，而如今，是時候讓鋰空氣電池來替代它了。

沒有哪位化學家或工程師會說，鋰電池是完美的。隨著電動車的越來越普及，研究人員也開始將精力聚集在研究鋰空氣電池上。因為鋰空氣電池比鋰電池輕得多，更輕的汽車意味著更長的續航里程。可以肯定的是，鋰空氣電池在理想情況下具有更高的能量密度。理論上說，惟有這種電池能讓電動車在不必攜帶巨大而笨重的電池包的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續航里程。

但當前鋰空氣電池依然存在一些問題。電壓間隙的減小以及石墨烯氧化物電極的大容量導致其只能容納較小倍率的充放電，位于電池負極的金屬鋰有時仍會形成影響電池性能的樹突。而且，正如我們在前文中所提到的，空氣里不僅僅有氧氣，在空氣中的其他的化合物也可能導致鋰空氣電池不穩定。

而這些問題的尚未處理，也意味著鋰空氣電池目前還是不能真正的投入商用。研發新的電池技術是很容易的，但是要將其真正投入使用還是要攻克許多技術上的難關。研究人員表示他們目前正與多家公司合作，力求盡快推進這項技術

2.2耐高溫鋰電池

近日，日本大金工業和日本高度紙工業聯合研制出用于電動車的鋰電池高耐熱技術。新技術不要電池冷卻系統，在減少自身電力消耗的同時減輕了車體重量，一次充電行駛距離可提高30%40%。還可戒備電池自燃事故，提高行車安全性。

現有車用鋰電池發電時因化學反應而發熱，當溫度上升至45度以上時，發電性能降低，要裝配冷卻系統。夏季高溫時節，冷卻系統全程運轉可致效率下降，行駛距離縮短30%左右。

新技術采用氟化合物代替易燃電解液成分，制成的新型電解液即使溫度上升至60度也能正常工作;采用植物纖維經精細出產制成的絕緣材料較今朝通用的樹脂膜制品耐高溫、伸縮率降低，可使絕緣組件耐熱性能大大提高;用于電極的粘結劑更換了高耐熱材料，即使高溫也不會出現溶出現象。

3.1全球緊要國家電池專利技術狀況

作為純電動車的唯一動力來源，以鋰電池為代表的電動車用蓄電池及管理系統相關專利正引起各國家的重視，因為這是各國將電動車電池作為研發重點并取得成果的有效保護措施。下面對全球排名靠前的緊要國家作一分解，這些國家包括東亞的中日韓和歐美的美國與德國。

1、日本：（1）研究聚集在鋰電池，其次為鉛酸蓄電池、鎳氫電池、納硫電池；（2）、從專利數來看，有6782件，居全球之冠；（3）、從專利申請人身份看，在純電動車用蓄電池及管理系統的專利中，超過90%的專利申請來自日本人。所以說，日本掌控著絕大部分專利技術，為全球最強者。

2、美國：該國是全球最大的汽車加工和消費國，是全球開展電動車相關技術研究的最早國家。（1）研究聚集在鋰電池，其次為鉛酸蓄電池、鎳氫電池、空氣電池和納硫電池；（2）、從專利數來看，止于2010年六月排名全球第二，僅次于日本；（3）、從專利申請人身份看，在純電動車用蓄電池及管理系統的專利中，接近60%的專利申請來自日本人，來自美國申請人的專利次之。

3、德國：（1）研究聚集在鋰電池，其次為鉛酸蓄電池、鎳氫電池、納硫電池和空氣電池；（2）、從專利數來看，止于2010年六月排名全球第6位（整個歐洲排名全球第4位），僅占日本申請量6782件的11%；（3）、從專利申請人身份看，來自德國人的專利申請占總量的43%，其次是日本人。

4、韓國：韓國汽車產量全球排名第5，出口量全球排名第4。（1）研究聚集在鋰電池，遠高于隨后的鎳氫電池、鉛酸蓄電池、納硫電池；（2）、從專利數來看，在日美中之后排名第4位，倘若把歐盟看作一個市場，則韓國又在歐洲之后；（3）、從專利申請人身份看，韓國人擁有的專利最多，其次是日本人，第三是美國人。

5、我國：（1）研究聚集在鋰電池，其次是動力鎳氫電池，鉛酸蓄電池地位下降很快；（2）、從專利數來看，排在日本和美國之后身列探花；（3）、從專利申請人身份看，日本人最多，其次是本國人。本國人中比亞迪為實力突出者，該公司以鋰電池和聚合物鋰電池為重點，2003年公司申請了第一個國內專利和美國專利。

從整個專利格局看，圍繞鋰電池的專利爭奪將是將來專利戰的主戰場。趨勢上來看，日本仍將走在前列，由于電動車產業處在成長期，許多關鍵技術尚待沖破，所以歐美基于強大的基礎研究優點或將有精彩表現。目前，在鋰電池研發上投入最多、產量上升最快的是中韓兩國，它們的參戰使這場專利博弈變得更加復雜化。

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