“五洲龙”，新能源汽车的先行者！站在现实的高点，展望未来
05-27
电池厂商大力推广电动汽车。
如果他们不成功会发生什么？也许就像20世纪90年代燃料电池的快速发展或过去十年生物燃料的发展一样，如果没有政府的大量补贴，它们就无法生存。
美国能源部也承认，锂电池的一些关键参数无法满足需求。
较新的镍氢电池比锂电池更便宜、更安全，更适合电力系统，但由于研究更加成熟，研究工作无法获得政府资助。
电动动力系统中没有理想的竞争者，因此锂电池仍然是一个不错的选择。
图1显示了五种替代电池，其中锂镍锰钴（NMC）电池、磷酸锂电池和锂锰电池具有一定的优势。
消费电子中最流行的钴酸锂电池（未列出），这种能量密度最高的“电脑电池”，被特斯拉和Smart Fortwo ED用作电动汽车的动力源，但由于其成本较高等缺点由于价格不适合一般电动汽车的大规模应用。
人们需要在安全性、比能量、成本和高温性能等方面进行权衡。
图1 电动汽车电池的挑战、机遇和年度展望（图片来自波士顿咨询集团（BCG）） 注：形状在轴线上延伸得越向外，电池越好。
图1比较了电池的安全性、比能量（也叫容量）、比功率（电池高倍率充放电的能力）、高低温性能、寿命（包括使用寿命和储存寿命）、成本五种类型的电池。
6项绩效指标。
图中没有提及充电时间。
如果有合适的电源插座，电动汽车动力系统中的所有电池都可以快速充电。
超快充电是一个例外，但大多数用户仍然可以接受几个小时的充电时间。
。
图1也没有列出自放电性能——这是另一个需要注意的电池特性。
一般情况下，锂电池的自放电率较低，如果电池是新的，自放电几乎可以忽略不计。
然而，电池因热而老化会加速电池自放电并引起电池管理问题。
在电动汽车可用的电池类型中，磷酸锂电池比其他电池系统具有更高的自放电率。
图1中五种电池的性能图虽然不完全相同，但都比较相似，没有哪一种电池能脱颖而出。
例如，NCA虽然容量高，但安全性不如磷酸锂电池，但磷酸锂电池容量很低。
没有完美的电池，因此汽车制造商设计电池组合来弥补某些领域的性能缺陷。
因此，电池制造商一般根据订单要求来设计电池，以增强应用所需的重要特性。
以下是电动动力系统中电池的几个重要指标。
安全性：是选择电动车电池时最重要的指标之一。
一场事故，被媒体和舆论放大，可能会导致公众对这款电动汽车的否定。
类似的问题多年前也发生过，例如蒸汽机和油箱爆炸。
主要问题是电池的热失控。
这个问题主要应该通过坚固的配件和设计良好的安全电路来解决，但仍然可能存在风险。
电池在滥用和长期使用后必须是安全的。
寿命：反映电池的循环次数和储存寿命。
大多数电动汽车的电池寿命可以保证汽车在使用8-10年内一次充电可以行驶公里（约英里）。
电池老化引起的电池容量下降是一个严重的问题（尤其是在炎热的气候下）。
汽车制造商缺乏不同条件和气候下用户的电池老化数据。
因此，制造商通常会增加电池组的尺寸来补偿电池容量的损失，以确保汽车在规定期限内能够正常使用。
电池的高低温性能：反映了电动汽车电池在极热的夏季和极低的气温下的表现。
与内燃机能够在较宽的温度范围内正常运行不同，电动汽车电池对温度的要求相对较高。
当车辆的动力来源只有电池时，调节电池温度以及加热和冷却车辆内部所需的能量也将来自电池。
比能量：电池单位重量所含的能量反映了汽车的行驶里程。
众所周知，每单位重量的化石燃料，电池产生的能量输出仅为 1%。
1公斤汽油（1.4升和0.37加仑）的生产能力约为12kWh，而1公斤电池只有大约Wh。
但我们要知道，电动机的效率高于90%，而内燃机的效率只有30%左右。
虽然效率差异如此之大，但电池的储能能力在不提高2-4倍的情况下是不可能与内燃机相比的。
比功率：与汽车的加速能力有关。
大多数电动汽车电池具有高比功率。
电动机比相同马力的内燃机具有更好的扭矩比。
成本：这是电动汽车的主要缺点。
BCG 预测，将电池的目标成本限制在/千瓦时将很困难。
还有其他因素会推高成本，例如规定安全保护电路、电池管理状态、环境温度控制维护以及8-10年的保修期。
这些因素导致电池的价格与非电动汽车的价格相当，并且基本上是电动汽车价格的两倍。
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