动力电池知识皮毛 (28 天写作 Day11/28)
蓄电池 vs. 燃料电池
按照电池的工作性质和贮存方式，可以划分为动力电池两大类：蓄电池和燃料电池。
蓄电池，又称为二次电池，即可充电电池，如铅酸蓄电池、镍基电池、锂电池、空气电池等；
燃料电池，即活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加入电池，如氢氧燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
锂离子电池
(文献[1])锂离子电池是一种蓄电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌(充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态,放电时则相反)。
相对于传统铅酸电池和镍铬电池等,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、充放电性能好、使用电压高、无记忆效应、污染较小和安全性高等优势。
三元锂电池 vs. 磷酸铁锂电池
锂离子电池按正极材料不同,可以分为钴酸锂电池、三元电池(镍钴锰酸锂 NCM 或镍钴铝酸锂 NCA)、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。
三元电池可以看做是钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂电池的混合升级版,中和了三种电池在能量密度和安全性、循环性方面的优缺点,成为动力电池领域主流技术路线之一。
根据正极材料中镍钴锰三种金属比例不同,三元电池可以细分为 NCM111、NCM532、NCM622、NCM811 等。
三元材料在电池能量密度、比功率、大倍率充电、耐低温性能等方面占据优势,但成本、循环性、安全性上弱于磷酸铁锂电池。
新能源汽车最初打入市场的时候，采用的是磷酸铁锂电池（文献 2）。
这种能量密度较低但安全性好技术路径成为“初代”新能源汽车动力电池的首选。
伴随着新能源汽车市场竞争的加剧，能量密度更高，成本效益比更好的三元锂电池成为新宠，直到目前仍然是市场主流。
但 2020 年比亚迪通过对磷酸铁锂电池的“魔改”，推出了刀片电池，让磷酸铁锂路径“逆风翻盘”（文献 2）。
新能源汽车市场中,客车采用的电池以磷酸铁锂为主,轿车以三元电池为主。
三元锂电池 vs. 固态电池
（文献 2）目前在新能源汽车上最广泛使用的三元锂电池，一般由正极、隔膜、负极，再灌入电解液制造而成。 而固态锂电池，顾名思义就是由固态电解质代替隔膜和电解液。
固态电解质是固态电池的关键，能够带来几个方面的优势，如电池寿命更长、同电容量下体积更小、固态电池安全性更高等。
因此理论上，采用固态电池的新能源汽车，能够在电池体积占比减少的情况下，拥有更高的续航和保值空间，车主在使用过程中的安全性也得到了提升。
市场要迎来全固态电池还有多久？
（文献 3）国联汽车动力电池研究院董事长熊柏青说，固态电池不会这么快商用。“全固态电池现在距商业化还很远，现在甚至做个演示都还很困难。10 年内完全攻克全固态难度挺大，反正至少这 5 年没戏了，我们也做这东西。”
(文献 4)宁德时代表示，全固态电池还在开发中，实现商品化，恐怕要到 2030 年以后。
蔚来 ET7 采用的固态电池，应该也是半固态电池。蔚来 150kWh 固态电池采用三大技术，即“原位固化固液电解质”、“无机预锂化硅碳负极”、“纳米级包覆超高镍正极”。(文献 3)
在现有技术条件下，固态电池的商用路径需要从半固态逐渐过渡到全固态电池。
参考文献
[1] http://m.evpartner.com/news/detail-44831.html
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/yJG_EfJ__bsjETSU_QftpA
[3] http://www.stdaily.com/cehua/QCGTDC/fmxw.shtml
往期传送门
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【mtfelix】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/dc3ffba9b646bb8aa95f297b2】。文章转载请联系作者。
内心平静是一生的追求 2018.01.17 加入
简单的技术人
评论