动力电池|动力电池进击史

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 动力电池|动力电池进击史
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提到新能源汽车自然离不开动力电池,动力电池在纯电动汽车当中成本占比极高,电池模组几乎占到了汽车40%的成本。在国家战略上,国家支持力度在行业初期也是空前的,中国电池在这个过程中迅速崛起放大,正在与日、韩形成三足鼎立之势,逐渐成为了国家重器之争。
今天我们来具体聊一聊动力电池这一发展历程。
最早实现应用在电动车上的动力电池是铅酸电池。1884年,英国发明家和实业家托马斯·帕克(ThomasParker)用他自己专门设计的高容量可充电电池,在伦敦制造了第一辆实用的电动汽车,随着道路的逐步扩建和完善,人们对于车辆的用途不仅仅是城市代步和显示身份了,对于长途旅游出行也有了需求,电动汽车续驶里程短的弊端显现,当时电动车续航里程普遍在40-65公里范围,最高时速约在30公里/小时,已经不能够满足消费者需求。铅酸电池体积大、质量大、能量密度小、功率密度低,如果使用铅酸电池驱动家用汽车行驶200km以上,需要将近1吨的电池,无法达到实用,加上早期电力传动系统的制造成本过高等问题,没有最终流行。比电池汽车晚诞生的燃油汽车,则在欧美实业家的努力下,从车厂走向街头。
随着汽车的普及,人们已经离不来石油了。但在20世纪的后半段,世界连续三次发生石油危机。尤其是1973年,欧佩克(OPEC)宣布了石油禁运并暂停出口,引发的第一次石油危机。原油价格从每桶3美元提高到近11美元。这场危机激发了日本小排量车型的发展,并在全球范围内大受欢迎。同时忧患意识很强的日本,意识到把能源命脉掌握在别国手中是件危险的事情,必须摆脱对石油的严重依赖。从那时起,许多国家开始对电池技术进行研究。因此,电池技术迎来了一个新的发展机遇。
此外汽车保有量的迅速上升,让世界各地出现城市雾霾,而汽车尾气也是重要污染源之一。因此当各国开始重视空气质量问题时,也就对汽车排放提出更高要求,这也极大促进了各大汽车厂商对汽车电动化的探索。
发展到现如今,我们谈到的技术路线主要是以锂离子电池为基础的,但在这之前,车企也尝试了不同技术动力电池装车。
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日产是最早开展电动汽车研究的车企之一,日产汽车的纯电之路始于其合作伙伴-东京电动汽车公司在1947年推出的TAMA EV,在上世纪40年代,TAMA EV的性能已然可以用“出类拔萃”来形容,该车型单次充电的续航里程达65公里。凭借其可靠的表现以及出色的续航里程,TAMA EV开始被日本社会广泛接受,作为出租车穿梭在日本的大街小巷,自此拉开了日产汽车纯电的发展序幕。彼时动力方面,Tama EV搭载一台直流电机,使用两组铅酸电池供电。
丰田,在1997年首先使用高功率镍氢电池的普锐斯混合动力汽车在日本上市。之后,2000年起在北美、欧洲及世界各地公开发售。销售非常火爆,技术十分成熟,直到如今丰田一些混动车型仍然在使用镍氢电池。镍氢电池具有稳定性高、生产成本低、低温性能好、回收价值高等优点。混动因为不存在续航问题,早期的镍氢电池安全性也很高,因此混动电车算是在市场上站稳了脚跟。但是它的缺点也比较明显,能量密度较低,并且循环次数也并不太高,因此,纯电驱动的车辆采用镍氢电池并不合适。
电动汽车发展还需要能量密度更高、循环性能更好的电池。锂离子电池以容量大,电压高,循环性能好等优越性能脱颖而出,成为最理想最有前途的电池。锂离子电池显然比铅酸、镍氢更适合作为车辆动力。
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90年代自从锂离子电池商业化以来,索尼、松下等日本企业迅速崛起,首先占领了以笔记本电脑为代表的数码消费电池领域,同时在动力电池开始布局,但那时候动力电池行业尚处于初级发展阶段,其投资、研发、技术攻关都是高壁垒产物,导致动力电池供应商较少,产出更少。
日产汽车于1996年推出了Prairie Joy EV车型,它是世界上首款并且也是当时唯一搭载和应用圆柱体锂电池的纯电动车型。
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各家电池巨头纷纷布局动力电池,加大研发力度,虽然说消费电池已经在3C十分成熟,但都不太敢将电池用于纯电动汽车上,进行商业化。第一个实现小批量生产的,是如今名满天下的特斯拉。这家2003年创立的公司,他们选中了松下,一致性最好、能量密度较高、成本较低的圆柱型锂电池。2008年,特斯拉Roadster跑车面世,极大的吸引了世人的目光,名扬天下。彼时的正极材料使用的还是钴酸锂。
我国也纷纷跟上世界的步伐,“十五”开始对电动汽车技术进行大规模有组织的研究开发。“十五”期间,国家863计划“电动汽车”重大科技专项确立了以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”,以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为“三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局,全面组织启动大规模电动汽车技术研发。


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