产业 | 新能源汽车的动力之源，你更看好哪种电池？
随着石油资源的大量消耗和城市空气污染治理的需要，新能源汽车已成为各国解决上述两大矛盾的战略布局产物，而新能源汽车发展的瓶颈在于——“新能源电池”技术，今天咱们就来扒一扒目前市面上被看好的几款新能源电池：
以比亚迪为代表的“磷酸铁锂电池”，以特斯拉为代表的“三元锂电池”，和以日产为代表的“固体氧化物燃料电池”。
▲主流电池材料的性能指标
从表中可以看出，磷酸铁锂电池在安全性能和寿命这两个关键指标上都是顶尖的，如果不是被能量密度限制着，它真有可能成为动力电池中的霸主。
除此之外，磷酸铁锂电池即便是经过3000次的充放电使用（充电量0-100%），容量也只会衰减到80%，这大大降低了电池管理系统的设计要求（电池管理系统的主要功能是用来延缓电池容量的衰减，增强电池寿命），也就进一步降低了整车研发成本。这也正是比亚迪押宝磷酸铁锂电池的主要原因。
另外，咱们国家的锂矿、氧化铁磷酸盐储量丰富，制造磷酸铁锂电池具备有地理优势。而且，我国缺乏钴矿，如果制造必须采用钴元素的三元锂电池就会有些困难。
所以，我国的车企选择发展磷酸铁锂电池，是水到渠成的选择。
笔者在数据库中简单统计了一下，发现比亚迪在新能源电池方面共有2400多项专利申请，内容涵盖电池材料、制造工艺、周边部件等多个方面。看来，比亚迪不愧为国内新能源汽车的带头大哥，不仅技术过硬，知识产权保护也走在行业前列。
▲比亚迪“秦”新能源汽车
三元锂电池能量密度大、电压较高，所以同样重量的电池则三元锂的容量更大。大容量的电池，能让车子跑得更远，速度也可以更快，这就是特斯拉看上三元锂电池的主要原因。
特斯拉Model S在充满电的情况下，续航里程可达400多公里呢。
但三元锂电池的安全性和使用寿命却稍显逊色。在实际使用中，当进行900次的充放电循环后，三元锂电池的容量基本衰减到了55%，这个时候再充满电，可以跑的里程数只有最初的一半。另外，当三元锂电池自身温度到达250-350℃时，其内部化学成分就开始分解，供电效果也就造成了损害。这些都对电池管理系统提出了更高的要求。
还是以特斯拉MODEL S车型为例，整车装有7000余节18650三元锂电池，电池管理系统要监测其中每节电池的使用状态，让每次电池充放电都控制在0%-50%或者25%-75%的循环中。
如此一来，即使经过3000次充放电的循环，电池容量基本也还能够保持在70%左右。再通过对温度参数的管理，确保电池工作在合理的温度范围。
所以特斯拉才会对自己的电池管理系统那么自豪，说白了，是先进的IT技术弥补了三元锂电池的天然缺陷。
2016年6月14日，日产汽车公司宣布其研发了一种新的燃料电池车动力系统——e-Bio Fuel-Cell。这种系统从生物乙醇中提取氢气，不需要高压储氢罐也不需要使用白金或稀有金属作为触媒。这也是将固体氧化物燃料电池（SOFC）应用于汽车的世界首例。
那么，日产公开的这一燃料电池系统与之前丰田的Mirai燃料电池车，有何区别？
丰田Mirai是将高压储氢罐中储存的氢气直接输送到燃料电池包来发电，因为生产氢气和建造加氢站需要巨额的投资，这样成本就居高不下。
与丰田燃料电池车Mirai相比，日产的燃料电池系统可以大大降低成本。
日产的燃料电池系统在改质器中加热生物乙醇得到氢气，然后将氢气输送至燃料电池包发电，生物乙醇也只要45%的浓度就足矣，对品质没有什么特别的要求，这就避免了生产氢气和建造加氢站的投资。由于生物乙醇在上世纪八十年代就一直在生产，已经有成熟的流通网络，只要在现有的加油站中提供乙醇汽油即可，等到日产的乙醇燃料电池车一上市，就可以立刻无障碍使用生物乙醇。另外，乙醇燃料电池车用普通的油箱就可以了，不需要搭载高压储氢罐，从而大大降低了材料成本。
在这三种电池中，比亚迪与特斯拉所选用的电池都统称为动力锂离子电池，目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是：安全性能、电池容量、汽车动力电池的管理系统，以及长续航能力。
在安全性能方面，由于锂离子动力电池具有能量密度大，使得工作温度高，这对电池正极材料的温度稳定性提出了很高的要求；电池容量方面，能量密度越高汽车的续航能力也就越强，而实现长续航能力一直是消费者关注的要素；汽车动力电池的管理系统方面，由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V，而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V，因此必须由多个电池串联而提高电压，但由于电池难以做到完全均一地充放电，因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况，而这种状况会导致电池性能的急剧恶化，最终导致整组电池无法正常工作，甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。
所以，选择使用动力锂离子电池的车企，必须综合上述三项指标，在电池的材料和技术上不断开拓。
最后，如果问这三类电池技术的发展前景，笔者最看好的还是日产的燃料电池技术。它真正实现了能源的绿色循环，因为生物乙醇的原料主要为甘蔗，从种植到加工再到生产，是一个很好地闭环循环。
于理科，知识产权高级咨询师，原国知局资深审查员。擅长企业知识产权管理、贯标认证、专利数据检索分析、知识产权风险管控等；关注新能源技术和大健康领域的发展。
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