[ EV知道 實(shí)驗(yàn)室 ]談到新能源汽車自然就會(huì)談到動(dòng)力電池，而電池這個(gè)東西對(duì)于我們大多數(shù)人來說又是個(gè)既熟悉又陌生的存在。熟悉的是電池存在于我們身邊方方面面的應(yīng)用之中，陌生的則是它的來龍去脈、脾氣秉性。而大規(guī)模應(yīng)用于新能源汽車的三元鋰離子則是一個(gè)不斷更新的電池體系，涉及了物理學(xué)與化學(xué)的諸多研究領(lǐng)域。這就使得人們對(duì)于鋰電池更加缺乏深入理性的了解，而這個(gè)系列文章將試圖將車載動(dòng)力電池的相關(guān)問題做一個(gè)淺顯的介紹，希望能對(duì)朋友們有所幫助。

廣義上的新能源中常見的類型就包括了電動(dòng)汽車、插電混合動(dòng)力汽車、混合動(dòng)力汽車等等類型都會(huì)用到車載動(dòng)力電池。這些電池里除了部分混合動(dòng)力車型搭載的是鎳氫電池外大多數(shù)都是鋰離子電池，而同樣都是電池，這些裝在不同類型車上的電池就只是我們一般能看到了容量上的區(qū)別嗎？

我們?nèi)粘Ｕf到一個(gè)電池，最多被提及的往往不過是它的電池容量及相關(guān)參數(shù)（額定電壓、額定容量等），可能還會(huì)關(guān)注一下它的質(zhì)量能量密度、循環(huán)壽命這些。而實(shí)際上電池有幾大核心要素，包括了安全性、成本、能量密度、功率密度、工作溫度等等。

上面是某電芯企業(yè)的宣傳材料中給出了產(chǎn)品簡介，其中就包括了很多我們?nèi)粘２⒉魂P(guān)心的參數(shù)。而這些參數(shù)中其實(shí)很多都是互斥的，比如能量和功率密度常常是魚與熊掌不可兼得的。能量密度高的電池，活性物質(zhì)涂的厚，導(dǎo)電劑用的少，相應(yīng)的在高功率的時(shí)候工作能力就差一些；而功率密度高的電池恰好相反。

所以某一款車型甚至某一類車型在選擇電池時(shí)僅在電池性能這一個(gè)方面所關(guān)注的內(nèi)容就已經(jīng)是非常復(fù)雜的了，往往是一個(gè)不斷相互調(diào)整、妥協(xié)、平衡等等的一系列工作。今天我們所要談的電動(dòng)與混動(dòng)車型的電池選擇，也正是試圖將這一復(fù)雜的工作盡可能的簡化出來，給有興趣的朋友一個(gè)觀點(diǎn)上的啟發(fā)。

從電池應(yīng)用特點(diǎn)上看，電動(dòng)（EV）與插電混動(dòng)（PHEV）使用電池的主要目的是儲(chǔ)存行駛所需的能量，目前國內(nèi)這類車型所攜帶電池容量普遍在10kWh以上（畢竟我們要求PHEV的純電續(xù)航里程在50km以上），甚至有些EV車型已經(jīng)到了100kWh的量級(jí)。但在混動(dòng)應(yīng)用（HEV） 中，使用電池的主要目的是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)從低速開始加速（驅(qū)動(dòng)）和減速能量回收（再生）的短板。這類應(yīng)用中，各類HEV所攜帶電量普遍在2kWh以內(nèi)。

而在驅(qū)動(dòng)策略上，HEV和PHEV的邏輯顯然更為復(fù)雜，電動(dòng)部分的能量流相對(duì)于EV變化、轉(zhuǎn)換更加頻繁。但無論是哪種電池應(yīng)用，其實(shí)對(duì)于電池的淺充淺放的超短循環(huán)都有不可回避的硬性需求。

上圖是早前某機(jī)構(gòu)對(duì)于電池充放電循環(huán)壽命的研究，具體循環(huán)次數(shù)不必細(xì)究，但在趨勢上是可以參考的。從圖中可見，早期的鉛酸電池是完全無法應(yīng)對(duì)這種需求的，而鋰離子電池和鎳氫電池在應(yīng)對(duì)淺充淺放應(yīng)用上具有非常優(yōu)秀的表現(xiàn)，已經(jīng)完全具備了實(shí)用性。

值得額外說一句的是，某日企的HEV車型上長期堅(jiān)持使用鎳氫電池，除了早期鋰電池不成熟、成本較高等因素以外，鎳氫電池極為優(yōu)秀的淺充淺放性能也是其重要的考慮因素。至于近期也逐步切換到鋰電池體系，那更多是考慮其他方面的因素了。

對(duì)于這些類型車輛電池選擇的影響，更多的體系在了對(duì)于電池功率特性的區(qū)別之上。上面提到了EV、PHEV車型的載電量與HEV車型存在著10倍以上的差距，而這個(gè)差距體系在功率上就極為明顯了。

以前我們?cè)?jīng)提到過一個(gè)叫充電倍率的指標(biāo)，單位是C。充電倍率通俗的說就是一塊電池要用一小時(shí)的幾倍時(shí)間充滿，1小時(shí)充滿是1C、2小時(shí)充滿是0.5C而半小時(shí)充滿就是2C。這個(gè)指標(biāo)對(duì)于電池來說是一個(gè)非常重要、特別與安全性能關(guān)聯(lián)密切的參數(shù)。

同樣的功率需求，比如10kW，對(duì)于EV、PHEV來說可能不過是不到1C的小事情，而對(duì)于HEV來說則就是差不多高達(dá)10C的巨大挑戰(zhàn)。這就直接決定了大載電量車型與小載電量車型選擇電池時(shí)對(duì)于功率特性存在根本的不同，一個(gè)可以更偏向于電池的能量密度、功率密度夠用就好，而另一個(gè)則就要全力保障電池的超高功率密度了。

以前我們也討論過鋰電池基于自身的電化學(xué)特性，其功率密度提升也是有其物理極限的。而基于前面提到的功率密度與能量密度之間的矛盾，過高的功率密度會(huì)造成能量密度過低，導(dǎo)致所需電量電池體積與質(zhì)量的過度增加而導(dǎo)致工程層面的不可用。

可喜的是，根據(jù)電池的充放電特性，電池在一定的SOC區(qū)間內(nèi)存在著更好的功率特性。結(jié)合起鋰電池優(yōu)秀的淺充淺放循環(huán)特性，就使得我們可以充分的利用這些特點(diǎn)，在諸多需求、矛盾中取得一個(gè)平衡點(diǎn)。

工程師們的解決方案就是根據(jù)預(yù)期的大功率需求情況，選取電池一個(gè)合適的SOC區(qū)段作為電荷維持區(qū)間（Charge Sustaining,CS）。在區(qū)間內(nèi)電池應(yīng)對(duì)對(duì)應(yīng)功率需求場景時(shí)，無論是安全、壽命等等都能獲得一個(gè)比較均衡、可以接受的結(jié)果。

最終在我們常見的這幾類新能源車型中就可以見到與上圖近似的電池SOC使用范圍上的管控邏輯了。這個(gè)電池使用范圍也可以說是長壽面推薦SOC使用范圍，可能很多新能源車的車主朋友都會(huì)覺得很熟悉吧。

結(jié)語：

這個(gè)關(guān)于電池選型的小文章，并不是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)全面的論述，更多的是想通過一個(gè)小小的討論、分析使得大家對(duì)于動(dòng)力電池乃至新能源汽車行業(yè)的認(rèn)知更加的全面、理性。

任何技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化都不是一蹴而就的事情，都有要在產(chǎn)業(yè)化的過程中經(jīng)歷長期的摸索與實(shí)踐，在摸爬滾打中奮力前行。在新能源的道路上，電池技術(shù)不一定就是終點(diǎn)，但確實(shí)是現(xiàn)階段最為可行的方案。在近二十多年的發(fā)展過程中，電池技術(shù)也在不斷的發(fā)展進(jìn)步。我們對(duì)于技術(shù)不能盲從、也不可困于偏見，要以開放的、實(shí)事求是的態(tài)度去看待這一次最新的能源變革。