扫盲 | 讲一讲电动车上的电池
写在前面：不管是车联网、自动驾驶还是电池技术，这些伴随电动汽车发展起来的新技术，很多人对它们还是一知半解，甚至是完全不懂。因此，尽管这个号有不少业内读者，但我们一直主张自己是电动汽车爱好者的角色。因为在电动汽车这件事上，我们还是初学者。另外，我们也希望在内容定位上，提供给大家一个简单易读有信息有观点的交流。
这次的文章，我们就尝试从电池技术讲起，给小白们科普几个最基础的概念，专业人士请绕过，有问题欢迎留言。PS. 虽然近期较为忙碌，更新频率降低了，但是本号还是会持续下去的（咦好像也没人催更……
这里敲黑板，欢迎投稿，投稿请联系大吉（iidaji）。
现在，向大家介绍一下我们的新作者：
Alice Zhang
美国普渡大学 (Purdue University) 机械工程本科应届毕业生。之前的三年一直在参与普渡大学的电动方程式车队（Purdue Electric Racing）的活动，在 2015 - 2016 年担任车队的电池领队（Battery Team Leader）。
以下是正文
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在电动汽车的发展过程中，电池技术的发展起到了决定性的作用。首先，由于电池在很大程度上局限于化学材料的能量密度以及包装方式，相对应的，电池生产的成本也在很大程度上影响了电动车的发展。
电池技术发展：从研发到回收
（Source：BCGanalysis）
上图是一个极好的电动汽车电池价值链的说明图，一共分为七个部分：
❶ 阴阳极材料研发；
❷ 单电池包装；
❸ 排列组合单电池形成电池模块；
❹ 组合模块电池形成电池组；
❺ 控制温度以及能量输出；
❻ 将电池组应用到电动汽车之中；
❼ 研究电动汽车的寿命以及回收。
其中，在第一部分和第二部分，阴极以及阳极的研发和包装下，有了市面上最常见的单电池（cell）。而在电池的排列当中，为了增加电池组的容量，会把并联的电池统称为一个电池束（bundle）。根据厂商不同的需要，串联起来的电池束的单元称为一个电池模块（module），而串联起来的模块（module）的总和就是整个电池组（Battery Pack）。
电动汽车中的电池组分为高压电池组和低压电池组两组。高压电池组（又称动力电池组，通常在 150 V ~ 380 V 区间）给车辆提供动力电源，而低压电池则是高压电池组通过直流转直流电源形成 12 V 或者 24 V 的低压电池组。高压电池组作为电动车的供电装置，用于驱动电动车的运行；而低压电池用于仪表盘照明以及辅助车内通信和照明。高压电池组容量（pack capacity）直接影响了电动车可运营的距离；而电池组的容量又取决于单个电池的容量 (cell capacity) 以及整个电池组的排列组合结构。
为什么要用锂电池
现今市面上常见的电池为铅蓄电池（Lead-acidBattery），镍氢电池 (Nickelmetal hydride Battery)，钠-氯化镍电池 (Moltensalt Battery) 和锂离子电池。其中锂离子单电池的额定电压可达到 3.7 伏（V），能量密度则可达到 265 W.h/kg，是其他材料能量密度的数倍。
锂离子电池以其相对较高的电压，重量轻（容量是同重量的镍氢电池的 1.5 倍以上），自放电率低，无记忆效应以及能量密度高的特性已经为市面上电动汽车电池中广泛使用的材料。但选用锂离子电池所带来的问题则是锂离子电池的价格相对较高，这就是现今电动车价格居高不下的主要原因。
四款主流电动车比较
下面是市场上几款主流的电动车，我们在这里选择了价格相近的四款车型进行了比较（虽特斯拉 Model 3 还未上市，但因其价格相近，所以在这里还是先择了 Model 3 而非 Model S）。
Table-1 常见电动车比较
（价格为美国市面税前价格,均为最基本配备）
作为电动车的先驱者，特斯拉选用的电池为松下（Panasonic）- 18650，与其他电动汽车比较显著的差异是：特斯拉在这里选用的为圆柱状电池，从而降低了造价，但缺点是有明显的未利用空间。在现今科技推动之下， 18650 电池的电池容量有了显著的增加，单电池容量可达到 3400 mAh，其 18 mm 的直径和 65 mm的长度也为特斯拉剩下了不少空间，虽然 18650 的使用寿命现在备受非议，但就现在的表现而言，还是具有一定优势的。
而尼桑 Leaf 和雪佛兰 Bolt 都不约而同地选择了老牌电池厂家的 A-123 的 AMP 20 方形电池，虽然 AMP 20 方形电池的体积较大，但其容量也达到了 20 Ah，而且方形电池由于其包装的优势，减少了未利用空间，也方便了整个电池组的排列整合。
宝马（BMW）所使用的电池则是三星（SAMSUNG）所提供的 SDI 60 Ah 和 94 Ah 的方形电池，在宝马和三星的合作之下，实现了直接由电池供应商生产以及包装一条流水线的服务，极大地简化了组装的流程，与之前所提到的特斯拉千兆工厂有异曲同工之妙。
除了品牌的差异，这四款电动车最主要的差异则是取决于电池的包装形式。电池最主要的形式分为圆柱型电池（cylindrical cell）和方型电池（prismatic cell），圆柱型电池有体积小能量密度高的优点，但由于其液体电解质电池的电解液是可以流动的，所以其封装就相对固定，对外壳的强度要求较高同时也需要对防爆的考虑。
特斯拉最新款电池 21-70
而方形电池虽相较于圆柱形电池体积较大，单直接叠放阴极阳极材料由聚合物进行简单的包装给其的容量带来了极大的弹性，这也是为什么三星最新推出的 SDI 电池可以达到惊人的 94 Ah 的容量。而且方形电池所采用的是固体电解质，在外形上的设计条件较少也比较安全。
三星 SDI 电池
以上是对现今电动车电池技术的一个简单概述，而以现在工业界对新兴电解质的研究进程以及各大汽车厂和电池公司的通力合作，电池技术一定会在一定时间内取得更大的突破。