新能源汽车的电池技术浅析

  新能源汽车时代拉开大幕，不少人开始考虑买电动汽车。电动汽车和燃油车，外观上区别不大，开起来感觉也差不多，但车壳子里边装的东西，完全是两码事。平时我们爱说汽车有“三大件”：发动机、变速箱、底盘；到了电动车上，“三大件”就变成了：电池、电机、电控，如果再加上底盘，就成了“四大件”。

  能到车管所上牌的正规电动汽车，用的都是锂电池。准确地说，是锂离子电池。为啥叫锂离子电池？因为这种电池的充放电过程，就是锂离子在正负极之间来回搬家的过程。电池的正负极，就是锂离子的两个家，充电时，锂离子从正极搬到负极里住，放电时，又从负极搬回正极里住。

  锂离子电池，是目前最技术最先进的电池之一。这种电池单位体积内的包含的能量高，能存的电就多；循环寿命长，能充放电的次数就多，用的年头也长。现在用在电动汽车上的锂电池，主要是两种：磷酸铁锂电池和三元锂电池。名子一听就让人心慌，瞬间想找出中学化学课本复习一下。算了，化学没学好也没关系，毕竟买电动汽车不用先去答一张化学试卷。简单来说，“磷酸铁锂”、“三元锂”，说的是电池的正极材料。

  这两种东西，都是锂的复合氧化物。磷酸铁锂电池和三元锂电池，不能简单说哪种好，只能说各擅胜场。磷酸铁锂电池胜在寿命长、安全性好、成本低，但单位体积内的包含的能量和低温性能稍逊；三元锂电池胜在单位体积内的包含的能量大，存电多，但安全性和寿命稍逊。

  现在电动汽车都在比赛谁的续航长，所以，单位体积内的包含的能量高、存电多的三元锂电池就成了主流。2017年以前，磷酸铁锂电池的份额还高达70%以上，到2018年，三元锂电池的份额就超过磷酸铁锂，现在市面上的这些家用电动汽车，满眼都是三元锂了。都叫三元锂电池，但三元锂跟三元锂也不一样。

  为什么叫三元锂电池？很简单，因为电池的正极材料是三元锂；什么是三元锂？就是有三种元素，和锂拉帮结派，组成了复合氧化物小团伙。说是三元，也不是固定的某三种元素，而是分了门派。现在主要有两个山头：镍钴锰算一个，镍钴铝算一个。

  先说镍钴铝。我国搞镍钴铝（按元素的缩写，业内又称NCA）的时间相对来说比较短，这种电池有一些技术壁垒，目前主要是日本和韩国的企业在生产，特斯拉现在用的三元锂电池，就是日本松下提供的镍钴铝电池。国内主流的三元锂电池，是镍钴锰电池（业内简称NCM）。虽然都叫镍钴锰，镍钴锰跟镍钴锰也不一样，不一样的地方，主要是正极材料中，三种东西的比例不一样。

  有心人可能已留意到，在关于三元锂电池的新闻报道中，常常会出现523、622、811的概念，这些数字是啥意思呢？其实也不复杂，说的就是镍、钴、锰所占的比例而已。523，就是镍50%、钴20%、锰30%；622，就是就是镍60%、钴20%、锰20%；811，就是镍80%、钴10%、锰10%；听到这里，估计某些理科没学好的同学又有点儿头大。没关系，听我这个文科生接着娓娓道来。

  如果把三元锂电池拆开来说，主要是四部分：正极、负极、电解液、隔膜。正极和负极就不说了，是个电池都有，小学生都知道是啥意思；电解液好比是公路，锂离子在正负极之间来回搬家，是通过电解液这条公路；隔膜的原理复杂些，大家只必须了解到，这玩意儿是用来隔离正负极的就行，不隔离，不就短路了？

  三元锂电池能存多少电，主要看正极材料。正极材料就是锂离子的家，这个家的房间多，住的锂离子就多，电池的容量就大。而房间多不多，主要是看镍钴锰这三种东西的比例怎么搭配。简单来说，“三元”中的镍，主要管的是容量；钴，主要管的是寿命（充放电次数）；锰，主要管的是稳定。换句话说，镍多，电池容量就大；钴多，电池使用寿命就长；锰多，电池安全性就好。

  镍用得多，钴和锰的比例必然会减少。电池的寿命和稳定能力是不是会受影响？理论上会，但从技术上处理问题也不是不可能，谁知道呢！现在唱主角的无疑就是三元锂电池，而且是“高镍”的三元锂电池。这一方面是政策原因，续航里程长、电池单位体积内的包含的能量高的电动汽车，能拿到的财政补贴就多；另一方面是各汽车厂商要抢风头，搞续航里程竞赛，好像谁家的车续航长，谁家的技术就先进。

  再过几年，就要看固态锂离子电池了。固态锂电池，电解质由液体变成了固体，电容量大、充电速度快，又没有电解液泄漏起火的风险，可谓理想的动力电池。全球已经有几家公司推出了固态电池的原型电池，也许三五年之内，这种电池就会异军突起。

  今天5G牌照发放成为重磅新闻，但在汽车领域也同样出台了重大政策。就在今天，国家发展改革委、生态环境部、商务部联合公布《关于印发 推动重点消费品更新升级 畅通资源循环利用实施方案（2019-2020年） 的通知》（以下简称《实施方案》），其中提出严禁对新能源汽车实行限行、限购。“着力破除限制汽车消费的市场壁垒，严禁各地出台新的汽车限购规定，大力推动新能源汽车消费应用。”国家发展改革委相关负责人在解读《实施方案》时强调。 针对地方对新能源汽车及乘用车消费中存在的限行限购问题，《实施方案》有明确的目的性地提出了具体措施，提出坚决破除乘用车消费障碍，严禁各地出台新的汽车限购规定。 特别的是，《实施方案》还提出，大力推动新能源汽车消费使用。提

  消费，IC产业链将大受裨益 /

  12 月 5 日讯，近日，工信部发布《新能源汽车产业高质量发展规划（2021－2035 年）》（征求意见稿）并公开征求意见，标志着新能源汽车 2021－2035 年规划的落地将进一步提速。 意见稿中提出要坚持整车与零部件创新并重，加强关键共性技术供给，推动电动化与网联化、智能化技术并行融合发展，持续提升新能源汽车产业创造新兴事物的能力。 1 只认可三大技术方向 在发展新能源汽车的过程中，汽车厂商最怕的是政府规定的技术路线出现变化，此次出台的意见稿则给这一些企业吃了定心丸。 在未来 15 年的新能源汽车产业规划中，纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、 燃料电池 汽车成为国家认可的三大技术方向。 意见稿重点明晰了未来 15 年的产业发展

  融合发展 /

  随着产业的延伸和发展，其背后的汽车动力电池回收问题非常关注。据业内估算，最早上市的一批新能源汽车，其动力电池已经处在“退役”期之内。 据中央广播电视总台中国之声《新闻晚高峰》报道，2020年以来，新能源汽车逆势增长，今年仍然势头不减。 随着产业的延伸和发展，其背后的汽车动力电池回收问题非常关注。据业内估算，最早上市的一批新能源汽车，其动力电池已经处在“退役”期之内。 2020年我国动力电池累计的退役总量达到了约20万吨，而到2025年这一数字将升至约78万吨。 业内人士介绍，每辆新能源汽车上一般装载的是一个完整的锂电池包。回收后既可以拆解成模组或电芯，形成小型电池用于低速电动车、太阳能路灯等产品，也可以将多个完整的

  最近，有新闻报道：某公司投入建设近两年的钠镍电池项目一期正式投产。该项目投产，也标志着我国首个钠镍电池项目正式量产。据了解，该项目计划总投资6.59亿元，规划总产能500MWh，一期产能50MWh。” 总体来说，大多新闻的报道比较客观，这也是中国在这种储能技术上产业化的重要进展，应该为安力能源公司感到骄傲。然而并非所有的新闻报告都能够足够的客观，而这种钠镍电池技术本身偏冷门，加上一些不严谨的报告，就会误导普通人，比如： 寿命是 锂电池 的2到5倍？体积比锂电系统小50%以上？全生命周期成本低50%? 以上这些论断可能有一定依据，但是前提不明，数据不明，并不是一个好的介绍。就此机会，笔者也想粗略地介绍一下这种实现产

  ？没那么夸张 /

  （图源：辉能官网） 据外国媒体报道，台湾制造商辉能科技（Prologium）日前推出全新堆叠式固态锂电池（SSB）。比起目前使用的 电动汽车 锂离子电池，这种电池重量更轻、更节能、更安全，总单位体积内的包含的能量提高29%至56%。 新型电池采用氧化物陶瓷电解质，代替平常使用的液体/凝胶聚合物。通过电解质，将正负极分开。电池与电动机等装置相连接后，电解质中发生化学变化，使电荷流动。比起液体电解质，采用固体电解质，能延续电池使用寿命，缩短充电时间，而且更安全，不会发生火灾或爆炸。 这一新型高效电池包解决方案，采用多轴双极+（Multi Axis BiPolar+）技术，以及专为固态电池定制的机械设计，从电芯层面颠覆传统电池包装，并且不使

  可将单位体积内的包含的能量提高29%至56% /

  现如今，人人兜里都装着一部手机，手机对人们的生活可以说是逐渐重要。可是，手机安全问题却时时刻刻充斥在我们身边，2016 年闹得沸沸扬扬的 Note 7 炸机门，从一开始的几个爆炸案例，到航空公司的全面封杀，再到三星全部召回销毁，相信让不少人仍心有余悸，睡前把手机放得老远。 不过，其实生活中锂电池无处不在。不只我们常用的手机、笔记本电脑，小到我们手上的可穿戴设备，大到上下班通勤的电动汽车，都有锂电池的身影。 除了三星事故，其实像特斯拉，也有过数次汽车自燃的案例。而最近，iPhone 电池也被怀疑是 2016 年埃及航空坠毁航班 MS804 的失事原因。 看起来这么不安全，为什么还要用锂电池? 相比起其他电池，锂电池有不少优点：

  为了进一步提升锂离子电池的性能，电池制造商需要开发更好的负极，以替代常用的石墨。其中一氧化硅具有高比容量（放电率），并且地壳储量丰富，非常有望用于下一代高功率锂离子电池。 然而，一氧化硅也存在一系列的缺点，尤其是其固有电导率低，以及在充放电循环过程中会发生巨大的尺寸（体积）变化。高达300%的体积变化，会使负极材料受损和脱落，从根本上降低性能。 复旦大学上海分子催化与功能材料重点实验室（Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials）的电化学家傅正文表示：“如果将一氧化硅与碳结合在一种复合材料中，形成现有石墨负极材料和下一代

  宁德时代与Stellantis集团签约 在欧洲市场向Stellantis供应磷酸铁

  Stellantis集团和宁德时代新能源科技股份有限公司（下称“宁德时代”）今日宣布双方已签署一份不具约束力的谅解备忘录，该备忘录约定：宁德时代将在欧洲当地向Stellantis集团供应磷酸铁锂（LFP）电池的电芯和模组，助力Stellantis在欧洲市场的电动汽车生产。为进一步支持Stellantis集团宏伟的电气化战略和目标，双方正探讨以对等模式成立一家合资企业的可能性。  本谅解备忘录概述了宁德时代和Stellantis集团将在两个战略领域开展长期合作：制定大胆的技术路线图以支持Stellantis尖端纯电动汽车的发展；积极探索新的合作机会以逐步提升电池价值链。

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