比亞迪與寧德時代交鋒：一文看懂刀片電池、三元鋰電池的優劣勢
時間:2020-07-07 11:58來源:職愿科波拉汽車學院 作者:綜合報道
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2020年，一根鋼針將比亞迪和寧德時代之間的 “戰爭” 徹底擺在了臺前。
不久前，比亞迪公開發布刀片電池順利通過“針刺測試”，結果顯示：三元鋰電池在針刺后迅速冒煙、劇烈燃燒，而刀片電池無明顯變化，發熱極其輕微。隨后，寧德時代也多次發布自家三元鋰電池包針刺測試視頻，來證明自己同樣能夠實現針刺的技術。
從此，以比亞迪和寧德時代為代表的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池路線之爭烽火再起，開始了你來我往的 “隔空互撕” 。
那么，刀片電池和三元鋰電池到底有哪些優缺點足以讓兩大企業 “開戰” ？現有的動力電池在整體性能上又表現如何，有什么優缺點呢？
今天，我們就一起來分析一下。
01
動力電池的定義
在分析優缺點之前，我們需要先了解一下動力電池的定義和工作原理：
什么叫動力電池呢？動力電池是指為工具提供動力來源的蓄電池，我們生活中常見的電動汽車、電動自行車用的都是蓄電池。
一輛電動汽車的好壞取決于動力電池的質量，而動力電池的好壞，也有幾個主要指標：比能量、能量密度、比功率、循環壽命和成本。一輛電動汽車要想與燃油汽車來一場綜合 PK ，關鍵就是要看它是否擁有比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。
什么是比能量、比功率呢？
比能量是指電池單位質量所能輸出的電能，單位是Wh/kg。通俗一點就是吃了這個饅頭，你能跑多久。
比功率是描述電池在瞬間放出能量的能力，單位是W/kg。
比能量高的動力電池就像龜兔賽跑里的烏龜，耐力好，可以長時間工作，續航里程也長。
而比功率高的動力電池就像百米賽跑里的博爾特，速度快，能提供很高的瞬間電流，來保證汽車的加速。
我們知道了電池好壞的標準，那么它是怎么發電讓車跑起來呢？
02
動力電池工作原理
因為現在大部分電動汽車都是用的鋰離子電池，在這里，我們也以鋰離子電池的工作原理為例進行分析：
鋰離子電池有多層結構，主要包含正極材料、負極材料、電解液、隔膜等。鋰離子就像一個調皮的孩子，每天在正負極之間的來回地進去再出來，這樣就完成了電能的儲存和釋放。
鋰離子電池工作原理圖（圖源網絡）
電池充電時，正極材料中的鋰離子跑出來，穿過隔膜進入到負極石墨中；電池放電時，鋰離子又從負極石墨中跑出來，跨過千山萬水再回到正極中。隨著不斷地充放電，鋰離子就不斷的從正極和負極中進入和脫出。
這樣，一輛電動汽車就能充滿電出去兜風了。
以上這個案例講解的是化學電池在電動汽車中的應用，其實按照能量來源的不同，動力電池可以分為物理電池、化學電池和生物電池三種。
然而，到目前為止，只有化學電池被廣泛地應用于電動汽車中，因此我們常見的動力電池工作原理都基本類似，只不過正負極材料不同罷了。
03
常見電池的優缺點
了解了上述的主要指標和工作原理 , 接下來就可以一起來看看常見動力電池鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池的區別和優缺點了。
鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池是一種電極由鉛及其氧化物制成，硫酸溶液為電解液的蓄電池。
在比能量方面：它的比能量低，也就是說一次充電行駛里程短，充電時間長。
使用壽命方面：使用壽命短，一般使用壽命為2年，日常維護也比較頻繁。
工作電壓：除鋰離子電池外，在常用的蓄電池里，鉛酸蓄電池的電壓可能是最高的，為2.0v，比鎳氫電池都要高。
除此之外，鉛酸蓄電池具有電壓穩定、價格便宜、高倍率放電性能良好、高低溫性能良好等特點。但是鉛酸蓄電池的比能量低，壽命短，并且鉛對環境有很大的污染。比如我們生活中用到的手電筒、電動輪椅等，都在運用鉛酸蓄電池。
鎳氫電池
鎳氫電池是一種性能良好，以活性物質氫氧化鎳作為電池正極的蓄電池。
與鉛酸蓄電池相比，鎳氫電池的比能量和比功率都很高：目前商業化的鎳氫功率型電池能做到1350W/kg。
循環壽命也更長，可循環次數達到1000次以上，是鉛酸蓄電池的3倍以上。
此外，鎳氫電池還是無污染電池。綜合來看，鎳氫電池整體要比鉛酸蓄電池優秀很多。與鋰離子電池相比，鎳氫電池電流大、價格成本低、具有耐過充過放的好性能。
鎳氫電池就像一個不偏科成績中上等的孩子，有些地方可能不及別人，但整體來說還是很穩的。以豐田Prius 為代表的HEV車型正是應用了這一動力電池，良好的性能才獲得了普遍的市場認可。
鋰離子電池
鋰離子電池是指采用含有鋰元素的材料作為電極的蓄電池。比如特斯拉Model 3 、比亞迪 E6 使用的磷酸鐵鋰電池以及Model S 的三元鋰電池等等，都是鋰離子電池作為動力源的新能源汽車。
與鎳氫電池相比，鋰離子電池工作電壓高，比能量高，循環壽命也更長，可達6年以上。鋰離子電池的工作電壓為3.7v，是鎳氫電池的3倍。鋰離子電池的比能量已達到150 Wh/kg，是鎳氫電池的1. 5倍左右。目前，鋰離子電池的循環壽命已達到1000次以上，在低放電深度情況下可以達到幾萬次。
鋰離子電池的整體性能要比鎳氫電池好很多，但鋰離子電池的成本很高，并且還必須要有特殊的保護電路來防止電池過放過充，這一點還不如前面的鎳氫電池。
比亞迪和寧德時代的明爭暗斗，正是展開在鋰離子電池領域。刀片電池采用的是磷酸鐵鋰電池，其在高溫條件下或過充時安全性非常高，可快速充電，高放電功率，無記憶效應，循環壽命高，缺點為低溫性能差，能量密度較低。而三元鋰電池的能量密度高，低溫性能優異，電壓平臺高，續航里程長，輸出功率較大，但高溫穩定性差，安全性不如刀片電池，造價也比較高。
刀片電池與三元鋰電池的競爭相當于在“安全性能”與“續航里程”上做選擇，而這兩點都是市場的痛點，更是人們購車時的第一考量。
綜合來說，鋰離子電池整體性能高于鎳氫電池，鎳氫電池又高于鉛酸蓄電池。除此之外 , 還有一種理想燃料 --- 氫燃料電池，是將氫這種化學元素轉換成電能的電池。這種電池具有無污染、無噪音、高效率的優點，整體性能將高于以上所有動力電池 , 但成本卻是普通汽油機的近100倍。其實，每一種電池總有一些瑕疵，限制它的使用和發展，但隨著未來科技的不斷發展，相信這些瑕疵很快都會被解決，助力新能源汽車的快速發展，為人類帶來更多的便利與舒適。
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