電動車電池基礎知識(下)

【2025年03月05日訊】(記者玉山編譯報導)(續上週)兩種類型的鋰離子電池
第一種在北美和歐洲最為常見,採用鎳、錳、鈷(NMC)或鎳、錳、鈷和鋁(NMCA)的混合物。這些電池具有更高的能量密度(每重量能量或每體積能量),但在劇烈短路或嚴重撞擊期間也更容易氧化(著火)。電池製造商和電池工程師在製造過程中以及汽車使用壽命期間花費大量時間監控電池和模組,以限制氧化的可能性。

第二種電池在中國的應用更為廣泛,稱為磷酸鐵鋰,簡稱LFP。(儘管在元素週期表中Fe是鐵的符號,而F實際上是氟。)磷酸鐵電池的能量密度明顯較低,因此需要更大的電池來提供與NMC電池相同的能量(從而提供相同的行駛里程)。

然而,與此相抵消的是,LFP電池短路時不太可能氧化。LFP電池也不使用稀有且昂貴的金屬。如今,鐵和磷酸鹽廣泛用於各種工業用途,而且它們都不算稀有或資源受限。由於這些原因,LFP電池每度電的成本較低。

較低的成本使得特斯拉(以及最近的福特)在其基礎型電動車中使用LFP電池,將價格更高、能耗更高的化學電池留給了更昂貴的車型。

至於另一個電池電極,即陽極,如今大多數都是由石墨製成的。

電動汽車電池軟體

與單電池不同,電動車電池需要大量軟體來監視和管理。汽車製造商對其電動車的電池組件提供保修,通常保固期約為十年或使用里程高達150,000英里。

所有電動車電池隨著時間的推移都會損失一些充電容量。由於可用數據有限,很難深入了解這些損失的具體原因。一般來說,行駛10萬英里之後,續航里程的損失可能在10%到20%之間。換句話說,原本能夠行駛300英里的電動車在其生命週期的這個階段仍然可以實現240到270英里的續航里程。

為了確保這一點,電池模組和電池組本身配備了大量感測器,以監控每個組件提供的電力(理想情況下,所有電池和模組的電力相同)以及電池組的熱量。一套被稱為電池管理系統(BMS)的軟體會密切注意這些資訊。

電池易受溫度變化的影響,在華氏70度左右時性能最佳。如果電動車的電池組出現過熱跡象,大多數現代HEV、PHEV和BEV電池的BMS都會在電池組中循環冷卻劑以散熱並使溫度更接近理想工作條件。

在極寒天氣下,電池提供的電量會減少。如果電動車車主對車輛進行預先調節,那麼其控制軟體和BMS可能會使用電網能量(如果已插入)或電池本身的部分能量來預熱電池組。預先調整可使電動車電池在駕駛員啟動時立即提供特定的功率等級。

電動車新電池技術

電池技術一直在不斷發展。儘管當今的電動車絕大多數使用鋰離子電池組,但未來的許多電池驅動汽車可能會使用不同化學成分的電池組。例如,使用固態電解質的固態電池是一種很有前景的替代方案,許多製造商都在投資這種電池。

與同類鋰離子電池相比,固態電池具有更高的能量密度,可提供更長的行駛里程。然而,由於工程師們正在努力降低生產固態電池的材料成本,這項突破性技術還有很長的路要走。同樣,為了適應HEV、PHEV或BEV的數千次完全放電循環,這些電池的使用壽命也需要大幅提高。

無論如何,電池驅動汽車的未來是光明的。尋找新技術來提高電動車的效率和續航里程,並在未來幾年大幅下降鋰離子電池組的成本。◇

責任編輯:鍾義雲

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