【卡车之家 原创】之前咱们聊过不少关于电池的相关问题,咱们聊过电池包里面有什么《宁德时代电池行不行?电池里面都有啥?》,也聊过电池电芯容量减少,但对多数卡友而言纯电动卡车依然面临着一个问题:续航能力让人担忧。那么有没有更强的电池呢?今天咱们就聊聊这个问题。
其实如果说电池的分类,那真是太多了,而且根据不同的分类方法也可以分成很多种,什么一次电池二次电池、物理电池化学电池等等。咱们卡车上用的就属于二次电池与化学电池这一分类里。为了不让大家迷糊,咱们就讲最细分也对咱们最有用的:锂电池。
为什么讲锂电池呢?因为咱们卡车上用的主流都是锂电池。当然,也不是没有其他的电池,比如镍氢电池、铅酸电池等等。铅酸电池因为体积大、重量重、容量小,只被用作启动电瓶。而镍氢电池同样能量密度不高,只在部分小轿车上做混动系统使用。
咱们车上常用的锂电池,如果按照正极材料来进行区分的话,常见的有很多,就比如锰酸锂电池、镍钴锰(NCM)、镍钴铝电池(NCA),以及咱们卡车上常用的磷酸铁锂电池等等。其中,锰酸锂电池已经基本被淘汰了,现在主流使用的,基本上一NCM电池、NCA电池和磷酸铁锂电池等等。
在这里面,NCA电池又主要是特斯拉的一些轿车在使用。当然,伴随着科技的进步,特斯拉现在对于NCA电池的使用也逐渐减少了。现在的特斯拉,从新闻上我们可以看出,其使用磷酸铁锂电池和NCM电池为主。而咱们常说的三元锂电池,也就是指的NCM电池。百度百科“三元锂电池”词条显示:“三元聚合物锂电池,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,但是电压太低,用在手机上(手机截止电压一般在3.0V左右)会有明显的容量不足的感觉。”
在聊电池哪个更好之前,咱们先要引出一个关键词:“能量密度”。这在新能源车里面是一个非常重要的参数。百度百科“能量密度”词条显示:单位体积内的包含的能量,单位:焦耳/立方米,千焦/立方米,兆焦/立方米,量纲M(L^-1)(T^-2)。用来衡量电池最合适,比较单位体积的电池所储存的电量。气体燃烧热(以体积衡量的)实质上就是能量密度。”说白了,这个词的含义就是这种电池一公斤能装多少瓦时的电用的,而其单位也是Wh/kg。
由于咱们在判断电池好坏的时候,主要是看它的容量大小。毕竟对电车来说续航才是硬道理,所以能量密度就成为了形容电池好坏的重要指标了。从数据上来讲,三元锂电池,尤其是高镍三元锂电池,比如NCM811电池或者NCM622(NCM后面的数字为镍钴锰三种材料的比例)。其单体能量密度能够轻轻松松突破300Wh/kg。
而咱们常见的磷酸铁锂电池,即使是好的,能量密度突破200Wh/kg也是很难的事情。所以如果单纯从能量密度这件事情来看,最好的电池还是三元锂电池。但事情不能一概而论,咱们看看别的信息,就知道了。
其实对于车辆来讲,车用电池看的绝不仅仅是容量,其要在乎的东西还有很多,就比如耐用性、安全性与性价比。尤其是对商用车来说,更是这样。最简单的说,咱们商用车的使用寿命动辄上百万公里,寿命短的电池在咱们这里就不适用。同样的还有安全性,小车自燃可能会引燃边上的车,或者发生车内人员的危险。而卡车要是自燃了,首先其自带的电池更多,破坏力更强更容易造成人伤,甚至是大面积人伤。再者,就是其装载的货物更多,万一要是烧了一车的贵重物品,这后果不堪设想。
咱们先说安全这件事大事,镍钴锰电池想要达到比较高的能量密度,就必须提高其正极N也就是镍的比例,而高镍电池也就伴随着相关的危险产生。根据锂电派的一篇文章显示:
相较于能量密度低的NCM111电池,NCM811电池在105℃时开始发热,而且其发热速率并不慢,大概在1℃/min,也就是1度每分钟。而相比之下能量密度较低的NCM111电池则安全得多,要到200℃才开始升温。这里我们要注意到的是,上面图的温度曲线还只是70℃-350℃之间的自加热速率。
关于温度与电池健康的关系,我们在《电池有多娇贵?“冷了、吃撑了”会炸?》里面聊过,电池温度过低的时候,电池电解液容易出现“析锂”现象。也就是电池里面的锂金属可能会在正负极结晶,进而刺破隔膜引发电池自燃、爆炸。而在高温环境下,电池内部很多材料及活性物质在高温下容易分解,“热失控”现象极易容易发生。而热失控后的结果很可能就是自燃,甚至爆炸了。
相比之下,磷酸铁锂电池就要安全得多,在我们成都站小编的视频里曾介绍过,磷酸铁锂电池,能够抗住800℃的高温,安全性依然非常不错。而在之前媒体的解析和乘用车厂商的实验中,我们也能看出很多磷酸铁锂电池产品的抗穿刺、冲击能力也是相较于三元锂电池更加出色的。所以其安全性,毋庸置疑。
除了安全性之外,耐用性也是很重要的一个指标,小编在百度上进行搜索的时候,查询到电动邦在2020年发布的文章显示:“目前主流车型搭载的NCM811三元锂电池支持1000次左右的完整充放电循环,而在快充300-500次之后电池的稳定性就会变差。这会使得电池热失控温度下降,更容易导致起火事件的发生。”
而在我们之前的视频中,我们提到过磷酸铁锂电池的充放寿命能够达到3500次。即便1天1充,其寿命也能达到将近10年。如果按照4米2车辆充满只能行驶100公里来算(这已经是标称行驶里程的一半甚至三分之一了),车辆的寿命里程也能达到35万公里。而换装了NCM811电池,就不一定能行了。
除此之外,售价问题我们就不再展开了,磷酸铁锂电池是目前售价相对来说比较亲民的产品。而NCM811电池的售价,则要高出一些。综上所述,三元锂电池虽然有着更强的存电能力,但对于电卡来说并不适合。磷酸铁锂电池,才是目前的最好选择。
● 编后语:
整体来说,在纯电动车的电池分类里面,磷酸铁锂电池绝对不是最强的。但它却是目前最适合商用车使用的。而伴随着MTB等技术的不断出现,卡车电池的摆放方式在发生着快速的变化,相信在未来磷酸铁锂电池在车上也能发挥出三元锂电池一样的效能。(文/袁圣 部分内容引用自:百度百科、锂电派、电动邦
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