新能源汽车动力电池分类解析：铅酸电池、锂电池等

新能源汽车动力电池分类解析：铅酸电池、锂电池等

电池、电机、电控系统是新能源汽车三大关键零部件，其中动力电池又是最为关键的环节，可以说是新能源汽车的“心脏”。

随着新能源汽车的不断发展，动力电池的重要性越来越高，作为制约新能源汽车发展的重要因素之一，新能源汽车动力电池主要分为哪几大类？

铅酸电池

铅酸电池（VRLA）是一种以铅及其氧化物为主要电极、以硫酸溶液为电解液的蓄电池。铅酸电池充电时，正极的主要成分是二氧化铅，负极的主要成分是铅；放电时，正负极的主要成分均为硫酸铅。单节铅酸电池标称电压为2.0V，可放电至1.5V，充电至2.4V；在应用中，常将6节单节铅酸电池串联起来，组成标称12V的铅酸电池，也有24V、36V、48V等。

铅酸电池技术相对成熟，成本低、放电倍率高，至今仍是电动汽车唯一可以量产的电池，但铅酸电池的比能量、比功率、能量密度都很低，导致电动汽车无法达到良好的速度和续航里程。

镍镉电池和镍氢电池

镍镉电池（-，通常称为 NiCd，发音为“nye-cad”）是一种流行的蓄电池。这种电池使用氢氧化镍 (NiOH) 和金属镉 (Cd) 作为化学物质来发电。虽然它的性能优于铅酸电池，但它含有重金属，使用和处置后会造成环境污染。

镍镉电池可反复充放电500次以上，经济耐用。它内阻小，内阻小，可快速充电，并能为负载提供大电流。而且放电时电压变化很小，是一种理想的直流电源电池。与其他类型的电池相比，镍镉电池能耐过充或过放电。镍镉电池的放电电压随其放电装置不同而不同，每节约为1.2V。电池容量以Ah（安培小时）和mAh（毫安时）为单位。放电终止电压的极限称为“放电终止电压”。镍镉电池的放电终止电压为1.0/节（节为每节电池）。自放电率低，即使长时间放置，镍镉电池的特性也不会变差。充满电后，可完全恢复原有的特性。 可在-20℃+60℃温度范围内使用，由于电池采用金属容器，坚固耐用；完全密封，不会发生电解液泄漏，无需添加电解液。

镍氢电池是由氢离子和金属镍构成的，比镍镉电池的电量储备高出30%，而且比镍镉电池轻，使用寿命长，环保，但价格也比镍镉电池贵很多。

镍氢动力电池刚刚进入成熟期，是唯一经过实际验证、商业化、规模化的混合动力汽车用电池系统。目前混合动力电池市场99%的份额都是镍氢动力电池，商业化代表是丰田的普锐斯。目前全球主要的汽车动力电池厂商主要有日本的PEVE和三洋，PEVE占据了全球动力车用镍氢电池85%的市场份额。目前丰田的普锐斯、本田的思域等主流商用混合动力车均采用PEVE的镍氢动力电池组。在我国，长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经在示范运行中，也采用了镍氢电池，但电池主要从国外采购，国产镍氢电池在汽车上的使用还处于研发配套阶段。

锂电池

“锂电池”是指以锂金属或锂合金为负极材料，采用非水电解质溶液的一类电池。锂电池大致可分为锂金属电池和锂离子电池两大类。锂离子电池不含金属锂，可充电。

锂金属电池一般采用二氧化锰作为正极材料，金属锂或其合金金属作为负极材料，采用非水电解质溶液。

锂电池材料主要包括：正极材料、负极材料、隔膜、电解液。

在正极材料中，最常用的是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料（镍、钴、锰的聚合物）。正极材料占有很大比重（正负极材料的质量比为3:1~4:1），因为正极材料的性能直接影响锂离子电池的性能，其成本也直接决定了电池的成本。

负极材料中，天然石墨和人造石墨是目前主要的负极材料，正在探索的负极材料包括氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料、其他金属间化合物等。负极材料作为锂电池四大组成部分之一，对提升电池容量和循环性能起着重要作用，是锂电池产业中游的核心。

目前商业化的隔膜材料主要是聚烯烃（PE）隔膜，主要有聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。在锂电池结构中，隔膜是关键的内部部件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻，直接影响电池的容量、循环和安全性能。优秀的隔膜对提高电池的整体性能起着重要作用。

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是指采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前大多数锂离子电池采用的正极材料。

磷酸铁锂电池作为可充电电池，其容量高、输出电压高、充放电循环性能好、输出电压稳定、可大电流充放电、电化学稳定、使用安全（不会因过充、过放、短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染等特点，而作为正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上表现良好，尤其在高放电率放电（5-10C放电）、放电电压稳定、安全性（不燃烧、不爆炸）、寿命（循环次数）、对环境无污染等方面表现最好，是目前最好的大电流输出动力电池。

燃料电池

燃料电池是一种不涉及燃烧的电化学能量转换装置，将氢气（及其他燃料）和氧气的化学能连续地转化为电能。其工作原理是H2在阳极催化剂作用下氧化为H+和e-，H+通过质子交换膜到达正极，在阴极与O2发生反应生成水，e-通过外电路到达阴极。不断的反应产生电流。燃料电池虽然带“电池”二字，但它并不是传统意义上的储能装置，而是一种发电装置。这是燃料电池与传统电池最大的区别。

燃料电池是理想的“内燃机替代品”。燃料电池以氢气为主要燃料，从燃料安全性角度看，氢气无毒无害，反应物为水，无毒无害，绿色清洁。氢气密度小，高压氢气泄漏燃烧时，形成向上的火焰，不会向周围扩散，因此氢气安全性高于天然气、石油等化石燃料。从性能角度看，燃料电池能量转换效率为50-70%，功率密度约为3kW/L，柴油机功率密度约为1.3kW/L，是理想的“内燃机替代品”。燃料电池能量密度可达500Wh/kg，循环寿命达4000次以上，优于锂电池。