電池是電動汽車的心臟，為什么說電池是電動汽車的心臟?這要先從電動汽車的歷史說起。一說起電動新能源車，很容易將其歸納為一個全新的技術以及事物。其實，電動車的歷史遠比想象的早，甚至早于燃油汽車。美國人托馬斯˙達文波特于1834年制造出第一輛直流電機驅動的電動車;1838年蘇格蘭人羅伯特˙戴維森發明了電驅動的火車;時至今日依然使用的有軌電車是1840年在英國出現的專利。世界上第一輛電動汽車于1881年誕生，發明人為法國工程師古斯塔夫?特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車。之后就出現了以鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等燃料電池作為電力。

    可以看到，雖然電動汽車早于燃油車發展，并在早期取得了一定的規模，但在近代，由于燃油汽車的大力發展，使電動汽車在競爭中受挫。但真正的問題是，過去以鉛酸電池為主的電動車，受制于鉛酸電池的密度、壽命、功率等多方面限制，一直沒有辦法在動力源，也就是電池方面取得突破，以至于使電動汽車發展陷入停滯。

    鋰電池的分類及優缺點

    這一問題直到鋰電池的出現且經20年大力發展才得以逐步改善解決。

    鋰電池通常分兩大類：

    鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

    鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

    雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電，所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于具有反復充電的能力，被作為主要的動力電池發展。但因為其配合不同的元素，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導致業內對正極材料路線的紛爭加大。

    通常我們說得最多的動力電池主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池(三元鎳鈷錳)。

    以上各類電池都有優缺點，大致歸納為：

    磷酸鐵鋰：

    優點：壽命長、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素無害、成本低。

    缺點：能量密度低、振實密度低(體積密度)。

    三元鋰：

    優點：能量密度高、振實密度高。

    缺點：安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極容易燃燒)。

    錳酸鋰：

    優點：振實密度高、成本低。

    缺點：耐高溫性差，錳酸鋰長時間使用后溫度急劇升高，電池壽命衰減嚴重(比如日產電動車LEAF)。

    鈷酸鋰：

    通常用于3C產品，安全性極差，不適合做動力電池。

    理論上，我們需要的電池應該是能量密度高、體積密度高、安全性好、耐高溫低溫、循環壽命長、無毒無害、可大功率充放電，聚所有優點為一體而且低成本。但目前并不存在這樣的電池，那么在不同種類電池的優缺點中就需要取舍。而且，不同的電動車對電池的需求點也是不同的，因此只有立足于長遠地對電動汽車作出判斷，才能有利于我們正確地判斷電池路線的選擇。

    磷酸鐵鋰電池的優越性

    這里就需要回溯前兩篇的論述，我們分析了未來的電動汽車應該以小里程、快充電的電動汽車為主。而目前家用車需要長續航的雙�；旌蟿恿�，以及公交市場的大續航純電汽車。那么這樣的車需要什么樣的電池?

    一、安全

    首先安全是汽車必備的前提。汽車不同于手機和電腦，汽車在高速行駛中有可能遇到眾多不可預知因素，比如車禍造成的電池擠壓和撞擊。而任何一個不利的因素，都有可能造車車毀人亡。我們可以看到一些老年代步車使用劣質的鉛酸電池，完全沒有安全保障，電池自燃、受撞擊燃燒的案例比比皆是。再比如特斯拉近一年的連續著火事件，雖然得利于特斯拉的安全設計并沒有出現人員傷亡。但同時也要看到，這幾次事件都是非常輕微的碰撞事故，碰撞本身對車和人并無傷害，而電池卻著火了，那么如果是更嚴重的事故呢?

    二、高倍率放電壽命

    普通汽車使用壽命長達數十年，一輛電動汽車的電池，10年至少需要3000次的循環壽命。電池作為比較貴的部件，壽命能否與車等同是非常重要的，既要保證車輛的性能又要保證車主的利益，這樣才能利于市場的推動。目前世界各車企的電動汽車，只有去年上市的比亞迪“秦”做到了電芯終生質保。
電池的壽命也就是循環壽命，并非簡單的電池參數給出的數字。電池的循環壽命和電池的循環狀態是息息相關的，比如放電倍率、充電倍率、溫度等。通常電池實驗室數據得出的循環壽命，是以0.3C恒定的充放電倍率，在20度恒定最佳溫度下得到的。但是在實際用車過程中，倍率和溫度都是非恒定的。這也就是為什么通常無論是筆記本、手機，還是電瓶車的電池，實際使用中的壽命都遠遠不如廠商給出的數據的原因。而中小里程純電以及長續航雙模混合動力車，因為所帶的電池比較少，對其放電的要求就會更高，對壽命的影響就會更大。

    比如A123的磷酸鐵鋰電池，通常循環壽命可以到3000次以上。但是，A123的磷酸鐵鋰航模電池，以10C的充電倍率、5C的放電倍率使用，實驗室中的壽命縮短到只有600次，而真正實際使用中只有400次左右，可見放電倍率對壽命的影響。

    再以比亞迪“秦”為例，只有13KWH的電池驅動峰值功率110KW的電機。可以計算出，當“秦”滿電時其最大放電倍率高達8.4C。尤其是當“秦”只有50%電量時，其最大放電倍率可以達到18C。如果電量再低放電倍率將超過25C，這會極大地縮短電池的壽命。

    再看P85度電的特斯拉，最大功率310KW的電機，看起來很龐大，其實電池放電倍率不過4C。在只有30%的電量時，最大放電倍率也不過10C。而且特斯拉的大容量電池，在極大程度上避免電池處于大功率的放電之中。

    通過簡單的對比，就可以看出比亞迪電池的高倍率放電壽命的優越性。

    三、溫度適應性

    極寒對電池的影響，主要表現在充放電倍率低和電容量減少;極熱對電池的影響，主要表現為壽命減低、高溫安全性以及充放電能力下降。

    極寒對于電池的影響相對較輕，因為一般鋰電池都可以在零下20度以下使用，而且在電池的放電過程中本身就會產生熱量，但能耗的增加以及電量的減少不可避免。

    極寒對純電車的影響和對雙�；旌蟿恿�車又不一樣。純電動車因為沒有其他動力來源，在極寒情況下要達到合適的溫度，必須依靠電池放電加熱，那么對于能耗以及續航里程就會有很大影響。特斯拉在冬天無論是百公里能耗以及續航里程都和平時有顯著不同。

    對于雙模混合動力影響就較弱。因為混動有發動機作為備用提供能量。比如去年11月份比亞迪在包頭舉行的“秦”推廣活動，當時夜間氣溫在零下15至20度，在早晨極寒的情況下啟動車輛，系統會自動切換到HEV模式，發動機帶動空調，迅速提高車內溫度，當溫度提高以后再切換回EV模式。

    極熱對純電和混動影響都很大，比如電池本身大功率放電溫度就會升高。以普通鋰離子電池為例，20C的放電，電池的溫度可以提升到接近50度。這么高的溫度，不僅對電池的壽命有影響，更重要的是安全隱患。比如特斯拉的三元電池在高溫環境下會釋放氧氣，而氧氣是易燃物體。特斯拉通過循環冷卻系統降低溫度、以硬外殼包裹隔離電池以防止氧氣溢出。但是當遇到撞擊時還是難免起火。

    四、能量密度

    能量密度，顧名思義就是單位重量的電池所能容納的能量。能量密度通常是判斷電池優略的重要指標，但是在筆者的分析體系里，能量密度在電池性能指標中不是很重要。

    原因有兩個：

    1.能量密度必須結合其他性能。比如磷酸鐵鋰電池的能量密度確實不高。但是因為其安全穩定耐高溫等特點，以磷酸鐵鋰為電芯所組成的電池極為簡單，不需要太多保護輔助設備。而特斯拉的三元電池雖然電池電芯密度很高，但由于其安全性差不耐高溫，所以必須結合一套復雜的電池保護設備，而這些設備都加大了汽車的重量。有報道稱在發生連續燃燒事故后，特斯拉又準備加厚電池保護設備，這就將三元電池的能量密度優勢消弱了。

    2.重量對于汽車的影響不大，特別是對于未來電動汽車的主流趨勢混合動力以及小里程純電動車。我們可以設想，以130千瓦時/公斤能量密度和200千瓦時/公斤能量密度的電池做一個對比。即使是最大的80度總電量，兩種電池的重量差不過200KG。

    這對于一輛接近2噸的汽車影響很低。因此筆者認為，盡管電池的能量密度自然是越大越好，但并不必要刻意追求最大。特別是能量密度越大越不穩定，這是基本常識。只要達到夠用的程度，能量密度不是太重要。

    五、成本

    成本非常好理解，要廣泛普及必須要有成本優勢，這在本系列第一篇也已經計算過。小里程純電或者混動電動車，一方面需要減少車載電池量節約電芯成本，另一方面需要降低電池包+保護設備的成本。因此我們發現，特斯拉的電芯成本雖然較低，但是整體成本依然居高不下。

    通過以上論述我們知道，不同鋰離子電池都有天然優點和缺點。但重要的是，如何對未來電動車發展的重點要素排序，這樣才能選出適合潮流的電池。綜上，從安全、壽命、放電能力、溫度適應、能量密度、成本等因素綜合考慮，筆者認為磷酸鐵鋰電池最適合未來電動汽車電池的發展方向。<