電動汽車鋰電池五大正極材料性能對比

電池制造商正在大力推廣電動汽車。如果他們不成功會發生什么？也許，就像20世紀90年代快速發展的燃料電池或過去十年發展的生物燃料一樣，如果沒有強有力的政府補貼，它就無法生存。美國能源部也承認，鋰電池的一些關鍵參數無法滿足需求。新型鎳氫電池比鋰電池更便宜、更安全，更適用于電力系統。然而，由于研究已經成熟，研究工作無法由政府資助。

在電力系統中還沒有理想的競爭對手，所以鋰電池仍然是一個不錯的選擇。圖1顯示了五種替代電池，其中鋰鎳錳鈷（NMC）電池、磷酸鋰電池和鋰錳電池具有一定的優勢。消費電子產品中最受歡迎的鋰鈷氧化物電池（未上市）是能量密度最高的“計算機電池”，被特斯拉和Smart Fortwo ED用作電動汽車的電源，但由于其價格高等缺點，不適合在普通電動汽車中大量應用。人們需要在安全性、比能量、成本和高溫性能方面做出折衷選擇。

圖1比較了五種電池在六個指標上的性能：安全性、比能（也稱容量）、比功率（電池的高倍率充放電容量）、電池的高低溫性能、使用壽命（包括使用壽命和儲存壽命）和成本。但是，圖中沒有提到充電時間。如果有合適的電源插座，電動汽車電力系統中的所有電池都可以快速充電。超快充電是個例外，但大多數用戶仍然可以接受幾個小時的充電時間。圖1也沒有列出自放電性能——這是另一個需要注意的電池特性。一般來說，鋰電池的自放電率較低，如果電池是新的，自放電幾乎可以忽略不計。然而，熱量導致的電池老化會加速電池的自放電，并導致電池管理出現問題。在電動汽車的可選電池類型中，磷酸鋰電池比其他電池系統具有更高的自放電率。

圖1 2020年電動汽車電池面臨的挑戰、機遇和前景

注意：在軸上向外延伸的形狀越多，電池就越好。

盡管圖1中的五種電池的性能圖并不完全相同，但它們是相似的，沒有一種電池能夠脫穎而出。例如，NCA雖然容量高，但在安全性方面不如磷酸鋰電池，但磷酸鋰電池的容量很低。在沒有完美電池的情況下，汽車制造商通過設計電池組合來彌補一些性能缺陷。因此，電池制造商通常根據訂單的要求設計電池，以增強應用所需的重要特性。以下是電力系統中電池的幾個重要指標。

安全性：它是選擇電動汽車電池的最重要指標之一。一場事故可能會讓公眾在媒體和輿論的放大作用下否定這輛電動汽車。類似的問題在100年前也發生過，比如蒸汽機和汽油罐的爆炸。人們主要關心的是電池的熱失控。這個問題應該通過堅固的配件和精心設計的安全電路來基本解決，但仍可能存在風險。在濫用和長期使用后，必須確保電池的安全。

壽命：它反映了電池的循環時間和儲存壽命。大多數電動汽車的電池壽命可以確保汽車在8-10年內單次充電可以行駛160公里（約100英里）。電池老化導致的電池容量衰減是一個非常嚴重的問題（尤其是在炎熱的氣候下）。然而，汽車制造商缺乏電池在不同條件和氣候下的老化數據。因此，制造商通常會增加電池組的尺寸，以補償電池容量的損失，從而確保汽車在規定的年限內能夠正常使用。

蝙蝠的高低溫性能……

ry：它反映了電動汽車電池在極端炎熱的夏季和非常低的溫度下的性能。與內燃機可以在大的溫度范圍內正常工作不同，電動汽車的電池對溫度的要求更高。當車輛的電源僅為電池時，調節電池溫度、車內加熱和冷卻所需的能量也將來自電池。

比能量：即電池單位重量所含的能量反映了汽車的續航里程。人們清楚地認識到，電池單位重量的能量輸出僅占化石燃料的1%。1公斤汽油（1.4升和0.37加侖）的容量約為12千瓦時，而1公斤電池的容量僅約為120千瓦時。但我們應該知道，電動機的效率高于90%，而內燃機的效率只有30%左右。盡管效率差異如此之大，但如果不將電池的儲能能力提高2-4倍，就不可能與內燃機相比。

比功率：與汽車的加速能力有關，大多數電動汽車電池的比功率都不低。在相同馬力的情況下，電動機的轉矩比要比內燃機好。

成本：這是電動汽車的主要缺點。波士頓咨詢公司預測，很難將電池的目標成本限制在250-400美元/千瓦時。此外，還有其他因素導致成本增加，如安全保護電路的規定、電池管理狀態、環境溫度控制和維護以及8-10年的保修期。這些因素導致電池的價格相當于非電動汽車的價格，基本上電動汽車的售價會再次翻倍。電池制造商正在大力推廣電動汽車。如果他們不成功會發生什么？也許，就像20世紀90年代快速發展的燃料電池或過去十年發展的生物燃料一樣，如果沒有強有力的政府補貼，它就無法生存。美國能源部也承認，鋰電池的一些關鍵參數無法滿足需求。新型鎳氫電池比鋰電池更便宜、更安全，更適用于電力系統。然而，由于研究已經成熟，研究工作無法由政府資助。

在電力系統中還沒有理想的競爭對手，所以鋰電池仍然是一個不錯的選擇。圖1顯示了五種替代電池，其中鋰鎳錳鈷（NMC）電池、磷酸鋰電池和鋰錳電池具有一定的優勢。消費電子產品中最受歡迎的鋰鈷氧化物電池（未上市）是能量密度最高的“計算機電池”，被特斯拉和Smart Fortwo ED用作電動汽車的電源，但由于其價格高等缺點，不適合在普通電動汽車中大量應用。人們需要在安全性、比能量、成本和高溫性能方面做出折衷選擇。

圖1比較了五種電池在六個指標上的性能：安全性、比能（也稱容量）、比功率（電池的高倍率充放電容量）、電池的高低溫性能、使用壽命（包括使用壽命和儲存壽命）和成本。但是，圖中沒有提到充電時間。如果有合適的電源插座，電動汽車電力系統中的所有電池都可以快速充電。超快充電是個例外，但大多數用戶仍然可以接受幾個小時的充電時間。圖1也沒有列出自放電性能——這是另一個需要注意的電池特性。一般來說，鋰電池的自放電率較低，如果電池是新的，自放電幾乎可以忽略不計。然而，熱量導致的電池老化會加速電池的自放電，并導致電池管理出現問題。在電動汽車的可選電池類型中，磷酸鋰電池比其他電池系統具有更高的自放電率。

圖1 2020年電動汽車電池面臨的挑戰、機遇和前景

注意：在軸上向外延伸的形狀越多，電池就越好。

盡管圖1中的五種電池的性能圖并不完全相同，但它們是相似的，沒有一種電池能夠脫穎而出。例如，盡管……

A的容量很高，在安全性方面不如磷酸鋰電池，但磷酸鋰電池的容量很低。在沒有完美電池的情況下，汽車制造商通過設計電池組合來彌補一些性能缺陷。因此，電池制造商通常根據訂單的要求設計電池，以增強應用所需的重要特性。以下是電力系統中電池的幾個重要指標。

安全性：它是選擇電動汽車電池的最重要指標之一。一場事故可能會讓公眾在媒體和輿論的放大作用下否定這輛電動汽車。類似的問題在100年前也發生過，比如蒸汽機和汽油罐的爆炸。人們主要關心的是電池的熱失控。這個問題應該通過堅固的配件和精心設計的安全電路來基本解決，但仍可能存在風險。在濫用和長期使用后，必須確保電池的安全。

壽命：它反映了電池的循環時間和儲存壽命。大多數電動汽車的電池壽命可以確保汽車在8-10年內單次充電可以行駛160公里（約100英里）。電池老化導致的電池容量衰減是一個非常嚴重的問題（尤其是在炎熱的氣候下）。然而，汽車制造商缺乏電池在不同條件和氣候下的老化數據。因此，制造商通常會增加電池組的尺寸，以補償電池容量的損失，從而確保汽車在規定的年限內能夠正常使用。

電池的高低溫性能：它反映了電動汽車電池在極端炎熱的夏季和非常低的溫度下的性能。與內燃機可以在大的溫度范圍內正常工作不同，電動汽車的電池對溫度的要求更高。當車輛的電源僅為電池時，調節電池溫度、車內加熱和冷卻所需的能量也將來自電池。

比能量：即電池單位重量所含的能量反映了汽車的續航里程。人們清楚地認識到，電池單位重量的能量輸出僅占化石燃料的1%。1公斤汽油（1.4升和0.37加侖）的容量約為12千瓦時，而1公斤電池的容量僅約為120千瓦時。但我們應該知道，電動機的效率高于90%，而內燃機的效率只有30%左右。盡管效率差異如此之大，但如果不將電池的儲能能力提高2-4倍，就不可能與內燃機相比。

比功率：與汽車的加速能力有關，大多數電動汽車電池的比功率都不低。在相同馬力的情況下，電動機的轉矩比要比內燃機好。

成本：這是電動汽車的主要缺點。波士頓咨詢公司預測，很難將電池的目標成本限制在250-400美元/千瓦時。此外，還有其他因素導致成本增加，如安全保護電路的規定、電池管理狀態、環境溫度控制和維護以及8-10年的保修期。這些因素導致電池的價格相當于非電動汽車的價格，基本上電動汽車的售價會再次翻倍。

標簽：世紀大眾優越特斯拉坦克

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