2020年，一根鋼針將比亞迪和寧德時(shí)代之間的“戰(zhàn)爭(zhēng)”徹底擺在了臺(tái)前。

不久前，比亞迪公開發(fā)布刀片電池順利通過“針刺測(cè)試”，結(jié)果顯示：三元鋰電池在針刺后迅速冒煙、劇烈燃燒，而刀片電池?zé)o明顯變化，發(fā)熱極其輕微。隨后，寧德時(shí)代也多次發(fā)布自家三元鋰電池包針刺測(cè)試視頻，來證明自己同樣能夠?qū)崿F(xiàn)針刺的技術(shù)。

從此，以比亞迪和寧德時(shí)代為代表的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池路線之爭(zhēng)烽火再起，開始了你來我往的“隔空互撕”。

那么，刀片電池和三元鋰電池到底有哪些優(yōu)缺點(diǎn)足以讓兩大企業(yè)“開戰(zhàn)”？現(xiàn)有的動(dòng)力電池在整體性能上又表現(xiàn)如何，有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？

今天，我們就一起來分析一下。

01

動(dòng)力電池的定義

在分析優(yōu)缺點(diǎn)之前，我們需要先了解一下動(dòng)力電池的定義和工作原理：

什么叫動(dòng)力電池呢？動(dòng)力電池是指為工具提供動(dòng)力來源的蓄電池，我們生活中常見的電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車用的都是蓄電池。

一輛電動(dòng)汽車的好壞取決于動(dòng)力電池的質(zhì)量，而動(dòng)力電池的好壞，也有幾個(gè)主要指標(biāo)：比能量、能量密度、比功率、循環(huán)壽命和成本。一輛電動(dòng)汽車要想與燃油汽車來一場(chǎng)綜合PK，關(guān)鍵就是要看它是否擁有比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。

什么是比能量、比功率呢？

比能量是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能，單位是Wh/kg。通俗一點(diǎn)就是吃了這個(gè)饅頭，你能跑多久。

比功率是描述電池在瞬間放出能量的能力，單位是W/kg。

比能量高的動(dòng)力電池就像龜兔賽跑里的烏龜，耐力好，可以長(zhǎng)時(shí)間工作，續(xù)航里程也長(zhǎng)。

而比功率高的動(dòng)力電池就像百米賽跑里的博爾特，速度快，能提供很高的瞬間電流，來保證汽車的加速。

我們知道了電池好壞的標(biāo)準(zhǔn)，那么它是怎么發(fā)電讓車跑起來呢？

02

動(dòng)力電池工作原理

因?yàn)楝F(xiàn)在大部分電動(dòng)汽車都是用的鋰離子電池，在這里，我們也以鋰離子電池的工作原理為例進(jìn)行分析：

鋰離子電池有多層結(jié)構(gòu)，主要包含正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等。鋰離子就像一個(gè)調(diào)皮的孩子，每天在正負(fù)極之間的來回地進(jìn)去再出來，這樣就完成了電能的儲(chǔ)存和釋放。

電池充電時(shí)，正極材料中的鋰離子跑出來，穿過隔膜進(jìn)入到負(fù)極石墨中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極石墨中跑出來，跨過千山萬水再回到正極中。隨著不斷地充放電，鋰離子就不斷的從正極和負(fù)極中進(jìn)入和脫出。

這樣，一輛電動(dòng)汽車就能充滿電出去兜風(fēng)了。

以上這個(gè)案例講解的是化學(xué)電池在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用，其實(shí)按照能量來源的不同，動(dòng)力電池可以分為物理電池、化學(xué)電池和生物電池三種。

然而，到目前為止，只有化學(xué)電池被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車中，因此我們常見的動(dòng)力電池工作原理都基本類似，只不過正負(fù)極材料不同罷了。

03

常見電池的優(yōu)缺點(diǎn)

了解了上述的主要指標(biāo)和工作原理,接下來就可以一起來看看常見動(dòng)力電池鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)了。

鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種電極由鉛及其氧化物制成，硫酸溶液為電解液的蓄電池。

在比能量方面：它的比能量低，也就是說一次充電行駛里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)。

使用壽命方面：使用壽命短，一般使用壽命為2年，日常維護(hù)也比較頻繁。

工作電壓：除鋰離子電池外，在常用的蓄電池里，鉛酸蓄電池的電壓可能是最高的，為2.0v，比鎳氫電池都要高。

除此之外，鉛酸蓄電池具有電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜、高倍率放電性能良好、高低溫性能良好等特點(diǎn)。但是鉛酸蓄電池的比能量低，壽命短，并且鉛對(duì)環(huán)境有很大的污染。比如我們生活中用到的手電筒、電動(dòng)輪椅等，都在運(yùn)用鉛酸蓄電池。

鎳氫電池

鎳氫電池是一種性能良好，以活性物質(zhì)氫氧化鎳作為電池正極的蓄電池。

與鉛酸蓄電池相比，鎳氫電池的比能量和比功率都很高：目前商業(yè)化的鎳氫功率型電池能做到1350W/kg。

循環(huán)壽命也更長(zhǎng)，可循環(huán)次數(shù)達(dá)到1000次以上，是鉛酸蓄電池的3倍以上。

此外，鎳氫電池還是無污染電池。綜合來看，鎳氫電池整體要比鉛酸蓄電池優(yōu)秀很多。與鋰離子電池相比，鎳氫電池電流大、價(jià)格成本低、具有耐過充過放的好性能。

鎳氫電池就像一個(gè)不偏科成績(jī)中上等的孩子，有些地方可能不及別人，但整體來說還是很穩(wěn)的。以豐田Prius為代表的HEV車型正是應(yīng)用了這一動(dòng)力電池，良好的性能才獲得了普遍的市場(chǎng)認(rèn)可。

鋰離子電池

鋰離子電池是指采用含有鋰元素的材料作為電極的蓄電池。比如特斯拉Model3、比亞迪E6使用的磷酸鐵鋰電池以及ModelS的三元鋰電池等等，都是鋰離子電池作為動(dòng)力源的新能源汽車。

與鎳氫電池相比，鋰離子電池工作電壓高，比能量高，循環(huán)壽命也更長(zhǎng)，可達(dá)6年以上。鋰離子電池的工作電壓為3.7v，是鎳氫電池的3倍。鋰離子電池的比能量已達(dá)到150Wh/kg，是鎳氫電池的1.5倍左右。目前，鋰離子電池的循環(huán)壽命已達(dá)到1000次以上，在低放電深度情況下可以達(dá)到幾萬次。

鋰離子電池的整體性能要比鎳氫電池好很多，但鋰離子電池的成本很高，并且還必須要有特殊的保護(hù)電路來防止電池過放過充，這一點(diǎn)還不如前面的鎳氫電池。

比亞迪和寧德時(shí)代的明爭(zhēng)暗斗，正是展開在鋰離子電池領(lǐng)域。刀片電池采用的是磷酸鐵鋰電池，其在高溫條件下或過充時(shí)安全性非常高，可快速充電，高放電功率，無記憶效應(yīng)，循環(huán)壽命高，缺點(diǎn)為低溫性能差，能量密度較低。而三元鋰電池的能量密度高，低溫性能優(yōu)異，電壓平臺(tái)高，續(xù)航里程長(zhǎng)，輸出功率較大，但高溫穩(wěn)定性差，安全性不如刀片電池，造價(jià)也比較高。

刀片電池與三元鋰電池的競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)于在“安全性能”與“續(xù)航里程”上做選擇，而這兩點(diǎn)都是市場(chǎng)的痛點(diǎn)，更是人們購(gòu)車時(shí)的第一考量。

綜合來說，鋰離子電池整體性能高于鎳氫電池，鎳氫電池又高于鉛酸蓄電池。除此之外,還有一種理想燃料---氫燃料電池，是將氫這種化學(xué)元素轉(zhuǎn)換成電能的電池。這種電池具有無污染、無噪音、高效率的優(yōu)點(diǎn)，整體性能將高于以上所有動(dòng)力電池,但成本卻是普通汽油機(jī)的近100倍。其實(shí)，每一種電池總有一些瑕疵，限制它的使用和發(fā)展，但隨著未來科技的不斷發(fā)展，相信這些瑕疵很快都會(huì)被解決，助力新能源汽車的快速發(fā)展，為人類帶來更多的便利與舒適。

與此同時(shí)，隨著國(guó)家政策支持以及技術(shù)的不斷成熟，中國(guó)在全球動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)了領(lǐng)導(dǎo)地位，我們也希望通過職業(yè)教育的方式，助力動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，讓更多的人了解和認(rèn)識(shí)動(dòng)力電池。一方面，我們聯(lián)合中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、寧德時(shí)代等知名機(jī)構(gòu)企業(yè)，開發(fā)了新能源汽車技能人才培訓(xùn)課程《新能源汽車檢測(cè)維修技師》《動(dòng)力電池檢測(cè)與維修》；另一方面，搭建多媒體平臺(tái)，創(chuàng)建汽車百科等內(nèi)容欄目，傳播和提供更多的新能源汽車領(lǐng)域知識(shí)與技能。