迷你四驅(qū)車(chē)相信伴隨了不少90后的童年，也正是從那時(shí)起，我們知道了電池不單只有一次性電池，還有充電電池。

00后中遙控汽車(chē)成為了他們的最?lèi)?ài)，可控可玩性也更高。

到如今“蘭博基尼”、“法拉利”已經(jīng)成為10后的座駕，使用的動(dòng)力電池也從普通玩具的五號(hào)電池升級(jí)為可充電的鋰離子電池。

可以說(shuō)電池?zé)o處不在，它的作用是也來(lái)越大，電池作為汽車(chē)的動(dòng)力源也不再是小時(shí)候的幻想，馬路上越來(lái)越多的新能源車(chē)就是如此。不過(guò)作為汽車(chē)的動(dòng)力電池，它性能的好壞直接關(guān)系到整車(chē)的續(xù)航和安全。

電池的種類(lèi)其實(shí)非常多，按類(lèi)型可以大致分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池。

像我們平時(shí)常見(jiàn)的紐扣電池、5號(hào)電池、鋰離子電池這類(lèi)都屬于化學(xué)電池。電容這類(lèi)屬于物理電池，微生物電池這類(lèi)則屬于生物電池。

而電動(dòng)汽車(chē)上用的則是化學(xué)電池，如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一類(lèi)型。從結(jié)構(gòu)來(lái)看還可以再分兩大類(lèi)，蓄電池和燃料電池。當(dāng)然，這里說(shuō)的蓄電池并不是大家日常說(shuō)的汽車(chē)電瓶，而是對(duì)可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱(chēng)，其中車(chē)載的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門(mén)類(lèi)的一種。燃料電池目前應(yīng)用較少，就不作展開(kāi)了。

鋰電池是目前電動(dòng)車(chē)乃至?xí)r下絕大多數(shù)電子產(chǎn)品上最常用的電池種類(lèi)，它從1970年誕生至今將近半個(gè)世紀(jì)了，它的優(yōu)勢(shì)是能量密度高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)。

目前鋰離子電池主要是按照正極材料的不同來(lái)分類(lèi)，因?yàn)樨?fù)極材料對(duì)電池能量密度的影響不大，所以現(xiàn)在主要通過(guò)不斷改進(jìn)正極材料來(lái)提升電池的性能。

市面上最早有六類(lèi)電池材料分別是鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳和鎳鈷鋁。

鈦酸鋰是作為負(fù)極材料使用的鋰電池，它的能量密度很低，應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)上顯然不吃香。

鈷酸鋰則相反，它是能量密度相對(duì)較高，但是壽命和耐高溫性能就比較差，大多用在手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備當(dāng)中。

錳酸鋰成本低而且穩(wěn)定，但能量密度也比較低。

所以，從能量密度和安全性綜合來(lái)看，綜合性能更好的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池成為了電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池的主流，不過(guò)這兩種電池在自身特點(diǎn)上也存在顯著差異。

評(píng)價(jià)電池性能好壞最關(guān)鍵的指標(biāo)就是電池能量密度，電池能量密度的概念和其他物質(zhì)密度的概念一樣，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是單位重量或體積下電池含有的電能。

打個(gè)比方，兩塊同樣大小和重量的礦石，一種含雜質(zhì)較多，一種含量高，那么毫無(wú)疑問(wèn)含量高的顯然更值錢(qián)。

電池的能量密度和礦石的含量一樣，相同體積或重量下，能量密度越高提供的電能也就越多，續(xù)航相對(duì)也越長(zhǎng)，提高電池能量密度等于增加了車(chē)輛續(xù)航。

磷酸鐵鋰電池（LFP）是用磷酸鐵鋰作正極材料的鋰離子電池，三元鋰電池則是一種以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來(lái)穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的鋰電池，主要有NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）。

受制于化學(xué)特性，磷酸鐵鋰電池的電壓平臺(tái)低，磷酸鐵鋰電池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元鋰電池電壓高，能量密度基本為240Wh/kg。也就是說(shuō)，在相同電池重量下，三元鋰的能量密度是磷酸鐵鋰材料能量密度的1.7倍。

毫無(wú)疑問(wèn)，在能量密度上三元鋰電池優(yōu)勢(shì)明顯，不過(guò)不同“配方”的三元鋰電池它的能量密度也會(huì)有差異（鎳、鈷、錳/鋁三者不同比例）。

特斯拉使用的21700 NCA三元鋰電池電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，是目前的量產(chǎn)電動(dòng)車(chē)?yán)镒罡叩?，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于“高鎳電池”。

在NCM電池中，按照鎳鈷錳三者含量的不同，可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811（數(shù)字代表鎳鈷錳的比例）。

按照目前的對(duì)電池續(xù)航里程的要求，高鎳的NCM811是重點(diǎn)突破方向。因?yàn)殡S著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量逐漸升高，電芯的能量密度也會(huì)隨之提高。

但是從表格來(lái)看，兩種NCA811和NCM811中顯然前者性能更優(yōu)秀，那到底該走NCA路線，還是走NCM路線？

其實(shí)選擇不難，鎳鈷鋁電池對(duì)制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓手中，另一方面容易在較高溫度的情況下導(dǎo)致熱失控。

鎳鈷錳電池的續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池，但好處是含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳更為安全，所以國(guó)內(nèi)主要研發(fā)鎳鈷錳電池。

磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性是目前車(chē)用鋰電池中最好的，電熱峰值大于350℃，當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時(shí)，其內(nèi)部化學(xué)成分才開(kāi)始分解。

三元鋰電池的熱穩(wěn)定性較差，300℃左右就開(kāi)始分解，因此對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求非常高，需要防過(guò)溫保護(hù)裝置和電池管理系統(tǒng)來(lái)保護(hù)電池的安全。所以在高溫條件，磷酸鐵鋰的安全性相對(duì)較高。

冬天電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程衰減已經(jīng)是司空見(jiàn)慣了，磷酸鐵鋰電池的低溫性能要劣于三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池溫度使用下限值-20℃，且低溫環(huán)境下放電性能差，在0℃ 時(shí)的容量保持率約60～70%，-10℃時(shí)為40～55%，-20℃時(shí)為20～40%。三元鋰電池低溫溫度使用下限值-30℃，低溫放電性能好，和磷酸鐵鋰電池相同低溫條件下，冬季時(shí)里程衰減不到15%，明顯高于磷酸鐵鋰電池。

當(dāng)然，為了避免出現(xiàn)明顯的里程衰減現(xiàn)象，大多數(shù)車(chē)輛現(xiàn)在都有相應(yīng)的熱管理來(lái)保證電動(dòng)車(chē)冬季性能。

電池壽命就是電池在多次完全充放電后的電量衰減，一般電動(dòng)車(chē)電池充滿(mǎn)后衰減到原有80%電量就代表電池該換了。

 磷酸鐵鋰電池的完全充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后電量才會(huì)衰減到原有的80%。也就是說(shuō)如果每天充放電一次，磷酸鐵鋰電池也要將近10年才出現(xiàn)明顯衰減現(xiàn)象。

而三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池壽命短一些，完全充放電循環(huán)大于2000次會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，也就是大概在6年的時(shí)間，當(dāng)然通過(guò)電池管理和車(chē)輛電控系統(tǒng)也可以稍微延長(zhǎng)一點(diǎn)電池壽命，但是也只能是稍加延緩。

當(dāng)然，電動(dòng)車(chē)電池是由多個(gè)單體電池串并而成，其工作狀態(tài)類(lèi)似木桶效應(yīng)，一只木桶能盛多少水，并不取決于最長(zhǎng)的那塊木板，而是取決于最短的那塊木板。電池組類(lèi)似，只有在電池性能高度一致時(shí)，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。

在電池成本上，磷酸鐵鋰電池也有巨大優(yōu)勢(shì)，它沒(méi)有貴重金屬（鎳鈷金屬元素），所以在生產(chǎn)成本上較低。

三元鋰電池使用了鎳鈷錳多種材料，并且高鎳電池的生產(chǎn)需要比較嚴(yán)格的工藝環(huán)境，目前成本比較高。

并且經(jīng)過(guò)這幾年的開(kāi)發(fā)，作為關(guān)鍵材料鋰、鈷等金屬資源開(kāi)始吃緊，尤其是金屬鈷，它的價(jià)格一路飛漲，報(bào)價(jià)在20萬(wàn)元/噸以上。而一噸電解鎳的價(jià)格，目前也就11萬(wàn)出頭。所以也倒逼著電池企業(yè)往811路線，提升鎳的含量，降低鈷的含量，也能帶來(lái)成本的降低。

鎳氫電池是目前除鋰電池外另一種主流電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池，主要在上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開(kāi)來(lái)，以豐田為代表的很多混合動(dòng)力汽車(chē)都是采用這種電池，不過(guò)近年來(lái)它們也逐漸換用三元鋰電池了。

鎳氫電池的能量密度約為70-100Wh/kg，電池單體電壓僅為1.2V，是鋰電池的1/3，因此在需求電壓一定的情況下，它的電池組體積會(huì)大一點(diǎn)。

另外相比鋰電池，鎳氫電池需要更注重電池的充放電管理。這是因?yàn)殒嚉潆姵鼐哂小坝洃浶?yīng)”，電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，過(guò)度充電或放電，都會(huì)加劇電池的容量損耗。

所以鎳氫電池的充放電區(qū)間會(huì)控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶?，避免過(guò)度充放電來(lái)降低容量衰減速度。

從電池能量密度、低溫性能、安全性、使用壽命以及成本來(lái)看，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是各有優(yōu)勢(shì)，有點(diǎn)難分難解，也導(dǎo)致動(dòng)力鋰電池正極材料技術(shù)路線出現(xiàn)分化。

以特斯拉為代表的企業(yè)最早采用三元鋰電池，續(xù)航優(yōu)勢(shì)明顯。而比亞迪一直是磷酸鐵鋰路線的代表者和堅(jiān)持者，認(rèn)為磷酸鐵鋰安全性最好。不過(guò)隨著比亞迪從磷酸鐵鋰電池轉(zhuǎn)變?yōu)槿囯姵貋?lái)看，顯然這兩種電池路線的爭(zhēng)論也已經(jīng)落下了帷幕。

但是注意，乘用車(chē)采用三元鋰電池并不代表磷酸鐵鋰電池就此淘汰，套用李想的一句話就是，磷酸鐵鋰屬于大巴，三元鋰電屬于乘用車(chē)，固態(tài)電池屬于未來(lái)。

作者 | 皆電 周師兄