在我的工作过程中，续航里程是用户问的最多的问题，其背后的关键就是电池&能量管理系统（BMS)，今天给大家介绍下不同的电池以及区别，这样一个世界上的大部分事务，都是相对的，没有绝对的好，也没有绝对的不好，最重要的是我们更要说明？还有一个很重要的缘由是近期不断涨价的新能源汽车本质是锂电材料成本。理想的动力电池是：安全，成本低，单位体积内的包含的能量高，寿命长充电快。虽还未达到目标的技术诉求，但目前的技术还在陆续的更新迭代。

  电池是纯电动车的心脏。高压蓄电池通过电源插头等进行外部充电。它向动力电子单元直接供电。

  高压蓄电池是专门用来向电动机/发电机供电的可充电蓄电池。一般新能源车上还有一个“小电池”给车上的多媒体供电，比如多媒体播放器，空调等等。

  磷酸铁锂电池全名是磷酸铁锂锂离子电池，由于其性能特别适于作动力方面的应用，故多称为磷酸铁锂动力电池，也有把它称为“锂铁（LiFe）动力电池”的。

  刀片电池只是说的是电池电芯形状的一种表现形式，不是说是一种新型的电池种类，其实比亚迪刀片电池就是磷酸铁锂电池；传统电池系统是先把电芯组装成模组，再把模组安装到电池系统里面，进行分级管理。由模组的机械结构对电芯起到支撑、固定和保护的作用，再由电池系统对模组支撑、固定和保护的作用。

  而刀片电池是一种全新的设计理念，在采用长电芯的同时，省去了中间模组环节，直接把电芯装到电池系统里面。这样重量和成本都有效下降，这一点和宁德时代的CTP有相似的地方。同时比亚迪电池结构设计借鉴了蜂窝铝板的原理，通过结构胶把电芯固定在两层铝板之间，让电芯本身充当结构件，来增加总系统的强度。

  用大白话解释下就是将电池的电芯拉长变薄，电池模组里面可以放更多的电池原价，增加了整体的单位体积内的包含的能量。

  能量密度提高：整体电池的能量密度增长了10%，目前能够达到三元锂电池单位体积内的包含的能量的80%

  散热性能好：我们都知道电池对温度很敏感，也是制约电池快充时间的根本原因，所以散热对电芯是一项很重要的指标。因为刀片电池具有较大的散热面和较薄的厚度，所以刀片电芯的散热性能较好。

  低成本：取消了模组设计，优化了电池结构设计，电池二级零部件数量减少40%，并适用了低成本的LFP体系，大大降低了成本。

  结构强：刀片电池在PACK设计在电芯的上下两面上，使用结构胶粘贴两块高强度的强度板，形成了类似蜂窝铝板的这种结构，使每一个电芯充当结构梁。传统电池包一般只有4－5根梁，而刀片电池是让每一个电芯都充当结构件，其强度可想而知。电池底部发生碰撞的时候，电芯可以直接承受一些范围的力。

  平台化：刀片电芯是有不一样的规格的，长度可以在435~2500m之间变换，再加上是标准的平板式电池包，刀片电池能够准确的通过整车空间，变化电池包X、Y方向的尺寸，开发不一样的规格的电池，这种平台化的电池有效地降低了开发费和时间。专利显示刀片电池方案至少有8种以上，对应于不一样的尺寸电芯和不同的布置，也考虑到了双层电芯的方案；对于箱体的集成，即有传统的底盘与箱体分离方案，也有二者集成为一体的集成底盘方案。

  电池包高度低：有效改善了整车的人机工程。我们大家可以看左边的两个示意图。正常电芯的高压线束和温度、电压传感器都在电芯的上方，都要占据一定的空间，上箱体要与这些零部件保持至少5mm的距离，而刀片电池的高压线束和传感器都在电芯的Y方向，所以上箱体可以直接与电芯接触，这样使刀片电池可以比同样规格的电池高度节约10~20mm。比亚迪刀片电池高度的设计目标是乘用车105mm，SUV120mm。

  绝对“安全”：我们都看了发布会上刀片电池和三元电池的针刺试验，可以明显的发现三元反应剧烈，刀片电池基本没什么反应。比亚迪借助针刺试验结果广泛宣传刀片电池的安全性。这样的说法是不严谨的。

  针刺试验是模拟电池发生热失控之后的反应剧烈程度，刀片电池确实在针刺试验表现出一些优点，实验现象只能表明刀片电池的热失控触发的温度比三元电池高，热失控触发时间要比三元电池晚一点，但不能证明刀片电池不可能会发生热失控。而消费者对于电动车的安全认知是电动车零自燃，现阶段大部分的自燃都是由电芯热失控引起的，真正的安全是应该避免电池热失控的出现。

  低温性能差：现在电动车普遍有冬季续航较短的缺点，而刀片电池是磷酸铁锂体系，它的低温性能更差，我们大家可以看下不一样的温度下磷酸铁锂和三元的低温放电电量数据，在-30℃时三元的放电容量为86%，磷酸铁锂仅有70%，这也是刀片电池需要面对的一个问题。

  维修成本高：刀片电池所有电芯是通过结构胶固定在一起，意味着后期某个电芯坏了，需要维修的时候，只可以通过整包更换维修，维修的成本比较高。而传统电池包，能够最终靠替换模组就可以解决。

  4680电池为特斯拉推出的直径为46mm，高度为80mm的新一代圆柱电池。核心技术都集中在“全极耳”技术上

  石墨负极理论最大电池容量372Wh/kg，硅负极理论最大电池容量可达4200Wh/kg。负极掺杂一定量的硅材料就能提高负极的单位体积内的包含的能量。

  第一次采用干电极技术，增加电池能量密度：湿电极技术在有溶剂的情况下，锂与混有锂金属的碳不能很好的彼此融合，有第一次循环容量损失问题，干电池技术会大大改善这类问题，从而提升电池单位体积内的包含的能量。4680电池同时增加了正极材料厚度，从55μm提升至60μm，逐步提升活跃电极材料比，使单位体积内的包含的能量提升5%同时，保证功率密度。

  CTC封装带来系统单位体积内的包含的能量提升：4680电池尺寸增大，电池组中单个电池数量相应减少，所需金属外壳占比减少，电池系统中正极、负极等材料占比增加，能大大的提升系统能量密度。

  降低成本：（1）降低结构成本：电池组中电池数量减少，所需金属外壳占比减少，能够降低结构成本。（2）降造成本：4680电池成本比2170成本低17%。干电极工艺简单，由于不采用溶剂，省去了昂贵的涂覆机。在正负极片制备中，将活跃的正负极颗粒与聚四氟乙烯（PTFE）混合使其纤维化成粉末，再擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上，制备过程彻底跳过加入溶液步骤，可省略繁复的涂覆，烘干等工艺，大幅简化生产流程，生产速度也提升至以前的七倍，大幅度的提高生产效率。

  注释：CTP封装电池包和底盘是分开；CTC封装底盘就是电池包。特斯拉4680电池技术在整车制造上是把座椅直接安装在了电池包的壳体上更加极致，比较大的好处是能够最大限度的降低成本和整车重量；缺点也显而易见就是对整车的刚性和安全性带来了更大的考验。实际效果姚等到量产之后再来检验。

  注释：极耳是从电池正负极流体中引出的金属导体。电流一定要经过极耳才能与电池外部连接，根据极耳数量，面积差异极耳可大致分为单极耳，双极耳，多极耳和全极耳类型。每一种都各有优劣势会根据电池的性能目标做判断。

  三元锂电池又称三元聚合物锂电池，指的是以镍钴锰三元材料作为正极材料，以石墨作为负极材料的电池，其以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例能够准确的通过实际需要调整，这是中日韩等电池企业主攻技术方向。

  优点：在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池，单位体积内的包含的能量高，不怕冷耐低温，快充性能好

  宁德时代三元锂523，811电池指的是镍钴锰占比不同。811是单位体积内的包含的能量最高的一种电池。

  我国最早的动力电池是磷酸铁锂电池（所谓动力电池，即新能源车用高压电池）。2004年，磷酸铁锂电池被引进国内，并在后续几年成为中国新能源汽车动力电池的主流技术路线。

  但是，由于磷酸铁锂电池能量密度偏低，甚至已经直接掣肘我们国家新能源汽车产业的进一步发展，所以寻找更高单位体积内的包含的能量的动力电池成为必要之举。因为，如果电池单位体积内的包含的能量上不去，意味着电动车续航无法取得明显提升，即无法与燃油车抗衡。而如果电动车无法与燃油车抗衡，那么发展新能源战略就是一句空话。

  转机很快出现，不过声音却是来自大洋彼岸的美国。伴随特斯拉第二款车Model S的畅销，让一些国内新能源有识之士开始将目光转向其所搭载的三元锂电池。这种转变，官方看在眼里。

  于是，2012年，财政部、工信部与科技部三部委首次联合通知，要求2015年动力电池单体的单位体积内的包含的能量达到每公斤180Wh以上。彼时，虽然三部委没有明确是三元材料，但要达到这个单位体积内的包含的能量也只有三元锂能做到。

  是的，以单位体积内的包含的能量见长的三元锂电池首次得到官方的默许。此后，三元锂电池逐渐走向台前，并成为中国动力电池的主流路线，而单位体积内的包含的能量偏低的磷酸铁锂电池则逐渐被市场边缘化，只能困守商用车市场。

  在宁德时代等动力电池企业的共同发力下，中国三元锂电池技术取得了长足发展，为之配套的电池管理技术也得到初步积累，这为新能源车大规模推广打下了坚实的技术基础。

  为了进一步吹响新能源车PK燃油车的号角，随后，官方再次为三元锂电池发声。2016年，工信部提出动力电池单位体积内的包含的能量的要求是2020年达到350Wh/kg，继续坚持以单位体积内的包含的能量优先的动力电池发展战略。

  不过，科技部新能源汽车专家肖成伟却解释说，“动力电池单位体积内的包含的能量350Wh/kg是目标，300Wh/kg是指标。”原科技部部长万钢也持这样的观点。如今，2020年动力电池单位体积内的包含的能量要达到300Wh/kg，已经被行业一致认定。

  为什么是300Wh/kg？国家新能源汽车创新工程专家组组长王秉刚曾作出解释，“如果电池单体单位体积内的包含的能量达不到300Wh/kg，或者系统成本不能降至1元/Wh，电动车将无法与燃油车竞争。”

  毫无疑问，300Wh/kg的电池单位体积内的包含的能量，成为电动车与燃油车竞争的平衡点，也是发展新能源战略的关键，成败在此一举。

  只是，再看今日之动力电池市场，能实现这一技术指标的，依然只有三元锂，更准确的说是三元锂电池里面的811电池。其它诸如523、111等三元锂电池的密度都做不到这个水平，至于磷酸铁锂，则更达不到。

  就像8年前锁定三元锂电池为主流路线年前，我们还没有这么多优秀的三元锂动力电池生产商，而今日，我们不仅有宁德时代、比亚迪、国轩高科、孚能等优秀厂商，还完成了从电池原材料、零部件到电池生产商全产业链的构建。

  在811电池的量产应用上，作为全球电池老大，宁德时代依然不负众望，已于去年成功将该电池推向市场，搭载于宝马X1混动、蔚来ES6/ES8、小鹏G3/P7、广汽新能源等一众车型。至于其它国内外电池厂商，已经或者准备将811电池推向市场。

  由于电动车续航里程对单位体积内的包含的能量高的诉求，自然希望镍的比例越来越高，同时，由于钴的价格越来越高，也希望钴的含量越来越低。所以，高镍低钴三元锂电池成为动力电池发展的唯一方向，除非舍弃三元锂，否则811电池是绕不开的选择。

  不过，随着三元材料配比的改变，电池内部结构也在改变，即热稳定性逐渐降低。相关实验的数据表明，从NCM433到NCM811，电池的相转变温度从245℃降至135℃。换句话说，高镍电池的热稳定性在进一步下探。

  注释：万钢 中国科技部部长。曾在奥迪公司工作，原科技部部长陈兰女士访问美国时与万钢主席彻夜长聊，提出了发展新能源汽车的想法，这与当时中央的想法不谋而合。2000年万钢向国务院提出了开发洁净能源轿车，实现中国汽车工业跨越式发展的建议，受到科技部、经贸委领导重视和支持。2000年底，万钢在科技部领导的盛情邀请下回国工作。同时被科技部聘任为国家863计划电动汽车重大专项首席科学家、总体组组长。并作为第一课题负责人承担了该项中技术最为复杂、任务最为繁重的燃料电池轿车项目。该项目入选“2005年度中国高等学校十大科技进展”。

  截至2021年年底宁德时代以80.51GWH装车量占比国内市场52.1%。而在全球市场表现中，2021年，宁德时代动力电池装机量为96.7GWh，同比增长167.1%，市占率从24.6%上升到了32.6%位居榜首。这已经是宁德时代第五次夺冠。

  锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。

  锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。如今市场上主要的锰酸锂有A、B两类，A类是指动力电池用的材料，其特点主要是考虑安全性及循环性；B类是指手机电池类的替代品，其特点主要是高容量。

  锰酸锂的生产主要以EMD和碳酸锂为原料，配合相应的添加物，经过混料、烧成、后期处理等步骤而生产的。从原材料及生产工艺的特点来考虑，生产本身无毒害，对环境友好，不产生废水废气，生产中的粉末可以回收利用，因此对环境没有影响。AESC、东芝、LEJ、日立与LG等日韩电池企业将锰酸锂电池广泛应用于日、韩、欧美等多主流品牌的新能源汽车上。

  尤其日产leaf截至2016年年底累计销售35万辆。日本电池厂的锰酸锂电池以大的掺杂单晶颗粒为主：克容量稍低，设计面密度很低，高温及循环性能好；多与三元或二元材料掺混使用。

  镍氢（NiMH）蓄电池的单电池的源电压是由电极上过量的带电氢粒子产生的。镍氧氢化合物（氢氧化镍）用作正电极。负电极由能对氢进行可逆存储的金属合金组成。

  丰田（包括雷克萨斯）和本田HEV车型使用的是镍氢电池，镍氢电池能量密度虽然没有锂电池高，却更加安全可靠，有着更好的充放电循环寿命。镍氢电池电解液为不可燃的水溶液，比热容、电解液蒸发热相对较高，而能量密度相对较低，即使发生短路、刺穿等极端异常情况，电池温升小，也不会燃烧。在低温地区，如日本北海道、加拿大，室外温度在0℃以下，镍氢电池也能正常的充放电，不会存在安全隐患。此外，镍氢电池的产品质量控制难度也相对比较低，因制造过程导致缺陷的可能性很小。

  氢/氧燃料电池是原电池的一种特殊形式，主要部件为两个电极（1）如镀铂的碳纤维纳米管用作催化剂（2）以及一层特殊薄膜（3）。多种化合物均可用作电极。特殊薄膜具有气密性，对电子不导电，对质子（不带电子的氢核）具有渗透性。

  氢是宇宙中最丰富的元素，它是一种独特的丰富且可再生的能源，非常适合我们未来对热电联供的零碳需求。

  氢燃料电池提供了一种固有的清洁能源，在运行过程中不会对环境产生不利影响，因为副产品只是热量和水。与生物燃料或水力发电不同，氢气不需要大面积的土地来生产。美国宇航局甚至一直致力于将氢用作资源，将产生的副产品水用作宇航员的饮用水。这表明氢燃料电池是一种无毒的燃料来源，因此在这方面优于煤炭、天然气和核能，这些都具有潜在危险或难以获得。

  氢燃料电池技术提供了具有良好能源效率的高密度能源。按重量计算，氢的能量含量是任何常见燃料中最高的。高压气态和液态氢的重量能量密度约为柴油和液化天然气的三倍（约 120MJ/kg），体积能量密度与天然气相似。

  氢燃料电池比许多其他能源更高效，包括许多绿色能源解决方案。这种燃料效率允许每磅燃料产生更多的能量。例如，传统的基于燃烧的发电厂以 33-35% 的效率发电，而氢燃料电池的发电效率高达 65%。汽车也是如此，氢燃料电池使用 40-60% 的燃料能量，同时还能减少 50% 的燃料消耗。

  氢燃料电池不会像化石燃料一样产生温室气体排放，从而减少污染并改善空气质量。

  由于几乎没有排放，氢燃料电池不会释放温室气体，在使用过程中不会产生碳足迹。

  氢燃料电池动力单元的加氢时间非常快，与传统内燃机 车辆相似，与纯电动汽车相比明显更快。在电动汽车需要 30 分钟到几个小时的充电时间的情况下，氢燃料电池可以在 5 分钟内完成氢气加注。

  氢燃料电池不会像风能等其他可再生能源那样产生噪音污染。这也意味着，就像电动汽车一样，氢动力汽车比使用传统内燃机的汽车安静得多。

  氢燃料电池在使用时间方面提供更高的效率。氢燃料汽车的续航能力与使用化石燃料的汽车相同。这优于目前由电动汽车 (EV) 提供的产品，电动汽车越来越多地将燃料电池动力装置用作“增程器”。与电动汽车不同，氢燃料电池也不受外界温度的显着影响，并且不会在寒冷天气中减少里程。

  随着技术的进步，氢燃料电池将能够为一系列固定和移动应用提供能量。氢动力汽车只是一个例子，但它也可以用于较小的应用，如家用产品以及更大规模的加热系统。与 ICE 动力装置类似，与基于电池的动力（即动力与质量成线性比例）相比，能量存储容量（即燃料箱）和发动机尺寸的功能是分离的，因此在设计上提供了极大的灵活性。

  氢燃料电池有可能减少一个国家对化石燃料的依赖，这将有助于全球能源和电力供应的多元化。这也将避免因库存减少而导致化石燃料价格上涨的问题。

  尽管是宇宙中最丰富的元素，但氢本身并不存在，因此需要通过电解从水中提取或从碳化石燃料中分离出来。这两个过程都需要大量的能量才能实现。这种能量可能比从氢本身获得的能量更多，而且价格昂贵。

  氢燃料电池需要投资才能发展成为真正可行的能源。需要政策，时间和金钱投入到开发中，以改进和成熟技术。简而言之，发展广泛且可持续的氢能源的全球挑战是如何以最具成本效益的方式最好地逐步建立“供需”链。

  通常需要铂和铱等贵金属作为燃料电池和某些类型的水电解槽的催化剂，这意味着燃料电池（和电解槽）的初始成本可能很高。这种高昂的成本阻止了一些人对氢燃料电池技术的投资。为了使氢燃料电池成为所有人的可行燃料来源，需要降低此类成本。

  目前，氢燃料电池单位电力的成本高于其他能源，包括太阳能电池板。这可能会随着技术的进步而改变，但目前这种成本是氢广泛使用的障碍，即使它一旦生产效率更高。这笔费用还会进一步影响成本，例如氢动力汽车的价格，目前不太可能被广泛采用。

  氢的储存和运输比化石燃料所需的更复杂。这意味着要考虑将氢燃料电池作为能源的额外成本。

  由于化石燃料已经使用了几十年，因此这种电源的基础设施已经存在。氢燃料电池技术在汽车应用中的大规模采用将需要新的加油基础设施来支持燃料电池汽车的应用。

  氢燃料电池作为最好的可再次生产的能源之一的优势是显而易见的，但要充分发挥氢作为未来脱碳能源系统的关键推动力的潜力，仍有许多挑战需要克服。