電車哪種電池更安全?這些參數看花眼 但看準這些就沒錯!

玩車教授 發佈 2024-03-29T15:23:56.265074+00:00

但是,除了這些較容易通過體驗感知的東西,新能源汽車身上還有一種隱藏的部件,它不僅直接關係到一款新能源汽車的綜合性能,更與安全、使用便利性等方面息息相關,是消費者選車時一定要認真考慮的內容。

在當前這個新能源時代,消費者選車時要考慮的東西跟燃油時代存在著巨大的差別。智能駕駛輔助、車載娛樂、智能體驗這些東西獲得了前所未有的重視,也體現著消費者全新的用車習慣和喜好。



但是,除了這些較容易通過體驗感知的東西,新能源汽車身上還有一種隱藏的部件,它不僅直接關係到一款新能源汽車的綜合性能,更與安全、使用便利性等方面息息相關,是消費者選車時一定要認真考慮的內容。


但是對於它,很多普通消費者卻表示「看不懂」。


教授說的,正是新能源動力系統中最重要的組成部分之一——動力電池組。



隨著電動車的快速發展,用於存儲電動車行駛所需大量電能的動力電池組也發展出了很多不同的種類。除了最直觀的電能容量之外,還有電芯尺寸、材料配方、封裝方式等多種區別;1865、4680、三元鋰、磷酸鐵、刀片、彈匣······電池的專業名詞越來越多,到底哪種更好?咱們普通消費者應該如何選擇?



首先,咱要先了解一下那些名詞講的都是些什麼?


尺寸類:這些數字講的其實是三圍~


1865、2170、4680這些數字代表的是電池組中電芯的尺寸型號,名稱源自電芯的外觀尺寸,前兩位數字代表電芯直徑,而後兩位則代表電芯長度。



比如1865電池代表的就是直徑18mm、長65mm的圓柱形電池,是電動車動力電池組中最常見的電芯之一,同時也常在生活中的許多用電器中見到。



而2170電芯和4680電芯則代表直徑21mm、長度70mm和直徑46mm、長度80mm的電芯,且外形均為圓柱體。



當然,隨著電池技術的發展,市面上的電芯外形也越來越多,除了最經典的圓柱形之外,還有方形、軟包甚至六稜柱形等。



不過無論它們的外形設計如何,它們最終要實現的功能以及其中的工作原理都是基本相同的。


而1865、2170和4680三種規格之間的尺寸差異會帶來區別主要是這些:


首先第一點就是成本。1865電芯作為市場上應用時間最長、適用範圍最普遍的電芯規格之一,具有非常顯著的成本優勢,畢竟它的產量最大,成本分攤已經達到了所有規格電芯中最低的水平,且由於應用時間長,對於生產工藝和品質控制方面也有其長處。



不過,2170電芯由於尺寸更大,使其得以實現多極耳設計,帶來提升充電速度的效果,同時能量密度也得到提升。



至於最新的4680電芯,它最大的優勢在於體積增加之後其散熱性能得到提升,同時單體電芯可存儲的電能更多,輸出功率也有數倍的提升。然而由於電芯單體體積增大,4680電芯也會導致對車架空間的占用增加。



當然,或許大家看到這裡還會疑惑:我應該如何獲得所看車款使用的電芯型號?到底選哪種更好?


其實,無論是2170還是4680,它們其實都是特斯拉主推的電芯規格,市面上主要也是特斯拉車型在使用。除了尚未量產交付的Cybertruck之外,其實目前在售的特斯拉基本是在使用2170電芯,因此並不需要對比和選擇。



而1865電芯作為一種老產品,其主要被運用在一些價格比較親民的實惠電動車身上;出於成本考慮,這類車型目前也很難採用新的先進電芯,所以大家也不必在這些車型身上糾結電池尺寸規格的問題。


材料類:講的是電池裡的化學成分


而真正會帶來性能上差異的主要因素就是電池裡的化學材料了。


雖說都叫「鋰電池」,但其實目前市場上最主要的電池材料類型有兩大種類——三元鋰和磷酸鐵鋰。



三元鋰電池,全稱是三元聚合物鋰電池,而其中的三元複合物主要是指用在電池正極上的由鎳、鈷、錳三種元素組成的鎳鈷錳酸鋰化合物材料。



在三元鋰這個大範疇內,還能細分出其它材料名稱,如代表鎳、鈷、錳三種物質各自占比的811電池(三元複合物配方中鎳、鈷、錳分別占比為8:1:1)。


而磷酸鐵鋰電池則使用磷酸鐵鋰化合物作為正極材料,電池材料中不含鎳、鈷等貴金屬材料。



相比於尺寸區別,材料的不同對於電池的性能和穩定性、安全性的影響相對明顯。


目前被討論最多的三元鋰電池在能量密度方面具有較為突出的優勢,也就是說它能在相同規格的電池中存儲更多的電能,帶來更長的續航里程。



同時由於三元鋰材料活性更強,這一類電池的充放電速度以及輸出功率也更強,對於改善動力體驗有幫助。



不過,也正是由於三元鋰材料活性較高的原因,這類電池在耐高溫和抗熱失控方面的表現稍顯不足,不過在天氣寒冷的情況下,三元鋰電池的低溫工作性能也會更好。



而相比之下磷酸鐵鋰電池的穩定性就更加出色,它的耐高溫性能與抗熱失控能力都明顯優於三元鋰電池;而且由於不需要使用大量稀有金屬材料,磷酸鐵鋰電池的製造成本也明顯低於三元鋰電池。



此外,磷酸鐵鋰電池也具有循環壽命更強,在頻繁充放電的情況下比三元鋰電池更耐用的優勢。


但能量密度低、輸出功率以及耐低溫性能不及三元鋰電池等性能方面的差距都是它的主要短板。



如果大家對於續航里程和功率輸出有較高的需求,比較看重電動車的性能表現,那麼三元鋰電池肯定是首選。


尤其是現在很多車企也開始逐漸優化三元鋰電池正極材料中的成分配比,比如智己LS7使用的中高鎳單晶高壓高能電池,就以提高鎳含量、使用單晶材料等方式提高電池的能量密度和輸出電壓,從而讓車輛獲得更好的動力效果。



工藝與電池組結構類:為的都是安全?


另外還有就是涉及電池電芯或者電池組整體的封裝設計和工藝的名詞了。


比如圓柱形電芯普遍採用的就是卷繞工藝,通過簡單的卷繞方式將正極、負極以及兩極之間的隔膜捲成圓柱體,是目前電池生產中最簡單且常見的工藝。



而疊片工藝,顧名思義就是將正極、負極以及隔膜直接堆疊起來,隨後經過切邊、折邊等操作,形成電芯。疊片工藝能夠在包含圓柱狀的多種電芯規格上使用。


舉一個具體的例子,咱們日常生活中常見的紐扣電池用的就是疊片工藝。



而在電池組的層面,比亞迪的刀片電池和廣汽埃安的彈匣電池的區別主要體現在從電芯組裝成電池組的結構不同。



刀片電池是通過將狹長且薄的片狀電芯疊加起來,隨後加上外殼進行封裝;而彈匣電池則是先有多個電芯組成電池模組,隨後將這些模組分別置於安全艙中併合成一個整體的電池包。



這一類封裝設計的區別,主要是各廠商在通過自己的技術思路去優化電池組的性能、穩定性與安全性。



雖說個中原理需要一定的知識門檻才能理解,但咱們只需簡單了解它們到底能帶來什麼效果就能知道各自有何優缺點了。


比如卷繞工藝和疊片工藝,前者是最常用的電芯製造工藝,具有技術成熟、生產速度快的優勢;但因為材料緊緊卷在一起,導致使用這一類工藝的圓柱形電芯往往在散熱性能方面表現不及疊片工藝電芯。



但疊片工藝在目前的汽車動力電池行業中仍屬於一種成本較高的製造工藝,其生產速度和品質控制與極為成熟的卷繞工藝之間存在較為明顯的差距。



但使用疊片工藝製造的電池在散熱方面有著更好的表現,同時也具有比卷繞工藝電池更高的能量密度,對於提高車內空間利用率有很大幫助。



目前,除了特斯拉仍在堅持以卷繞工藝製造電芯之外,很多新能源車企已經開始大力發展疊片工藝,比如比亞迪正在使用的刀片電池就採用了疊片工藝。



從工藝的角度出發,疊片工藝一定會是未來電池製造技術的發展方向;不過從目前市場上的產品看來,使用這一工藝製造的電芯還不算太多見。


至於電池組封裝方式的差別,這主要就是車企之間使用各自的方式來優化電芯的布局,從而實現改善電池組使用過程中穩定性和安全性的效果。



比如比亞迪會在刀片電池的電池組內給每個電芯設置導熱層,配合本身熱穩定就更好的磷酸鐵鋰材料,實現哪怕被穿刺都不會著火的安全效果。



而廣汽埃安的彈匣電池則更加複雜,因為它內部的每個電池模組都可以視為一個單獨的電池包,外殼採用了高強度耐高溫材料,可以在其中一個電池模組發生熱失控起火的情況下依然保證其它電池模組的安全。



但如果講到用車體驗,尤其是動力、續航等方面的表現,影響最大的始終還是電池組中電芯類型的選擇。


刀片電池採用的是大面積疊片工藝製造的磷酸鐵鋰電芯,相對穩定;而彈匣電池採用的則是電壓與輸出功率更高的三元鋰電芯,同規格下性能表現會更勝一籌。


教授總結


最後讓我們來簡單概括一下,關於新能源汽車動力電池的名詞這麼多,咱們到底應該關注哪些?


對於動力電池,電池組本身的形狀其實歸根結底影響的只是車輛的架構和車內空間表現,可以通過靜態乘坐直接感受到;而關於電芯的製造工藝與電池組的結構設計,各家都會有較為詳細的介紹,但大多還是能把重點集中到安全、穩定方面。



不過實際上這類結構保護最多的總歸是在碰撞、離譜的高溫等平時用車很難遇上的極端危險情況,所以對於消費者來說相對較難感知到。



相比於研究電池組的技術設計,還不如多關注所看車型的消費者口碑,這樣相信能得出更全面的結論。


在電池方面,更值得消費者關注的其實是在三元鋰和磷酸鐵鋰這兩種材料路線中尋找適合自己的一款。



正如文中所說,三元鋰電池更具活性,能量密度與功率輸出占優;而磷酸鐵鋰則擁有更好的經濟性和穩定性。



是想要更出色的性能和更快充電速度?還是穩妥起見,犧牲能量密度換取更安全的磷酸鐵鋰?


這就要看大家對自己的用車習慣和購車需求作出選擇了。

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