现在电车电池并非普遍都很轻,而是部分电池通过技术改进等手段实现了轻量化,主要有以下几方面原因:
电池材料及化学体系优化
- 采用高能量密度材料:如锂电池中的三元锂电池,其能量密度较高,相比传统的铅酸电池,在相同的电量存储能力下,重量要轻很多。例如,一些新型的三元锂电池能量密度可达200Wh/kg以上,而铅酸电池通常在50-70Wh/kg左右。
- 电极材料改进:研发出比容量更高的正负极材料,使得在存储相同电量时,所需的电极材料质量减少,从而减轻电池重量。以磷酸铁锂材料为例,通过对其晶体结构进行优化和掺杂改性等技术,提高了材料的性能,在保证安全性和循环寿命的同时,也有助于实现电池的轻量化。
- 降低钴等重金属含量:像特斯拉Model3使用的2170电芯,将正极材料中所需钴的含量降低到10%以下,低于其他电池产商生产的下一代NCM811电池中钴含量,对钴的需求量减少了59%,使整个电池组的质量降低。
电池结构设计创新
- 大尺寸电芯:大尺寸电芯可减少电池组内的连接件、外壳等非活性材料的占比。如特斯拉Model3采用的2170电芯比18650电芯尺寸和容量更大,同等电池容量下对电芯需求量更少,使电池包占用空间更小、重量更轻。
- 电池一体化设计:部分车企采用电池车身一体化技术,将电池包与车身结构集成,减少了电池单独的外壳和固定结构等重量,同时也提高了车身的整体强度和空间利用率。如比亚迪的刀片电池,通过优化磷酸铁锂电池结构,让其内部的空间利用率达到60%,比普通磷酸铁锂电池多出20%。
生产工艺提升
- 制造精度提高:先进的生产工艺能够提高电池内部结构的紧凑性和一致性,使电池在同等性能下可以使用更少的材料。例如,在电极制造过程中,通过精确控制涂布厚度和干燥工艺,提高了电极的质量和性能,减少了材料的浪费和冗余。
- 自动化生产:自动化生产设备和工艺可以更精确地控制电池组装过程,确保每个电池单元的装配质量和一致性,避免了因人工操作可能导致的误差和多余材料的使用,有助于实现电池的轻量化。
行业标准与市场需求推动
- 政策标准:电动车新国标等政策对整车重量有严格限制,如要求电动车整体重量低于55公斤,这促使电池制造商不得不追求更轻的材料和设计。
- 市场竞争:消费者对于车辆的续航里程、操控性能等有较高要求,而电池重量直接影响着这些性能指标。为了提高产品的竞争力,电池企业不断努力降低电池重量,以提升车辆的整体性能。