4月25日消息，大眾開展了“電動汽車動力電池科普”線下活動，大眾汽車學(xué)院通過原電池實驗、現(xiàn)場教學(xué)、現(xiàn)場問答等方式，深入淺出地講解了汽車動力電池知識，并介紹了大眾混動車與純電動車電池的特點。

一、電池發(fā)展歷史及分類

開場前，大眾汽車學(xué)院講師陳慶貴讓在場觀眾做了一個原電池發(fā)電小實驗，利用鎂片和碳片在電解液中的反應(yīng)，形成外部電流點亮小燈泡，這一趣味實驗讓大家對原電池的發(fā)電原理有了初步的直觀認(rèn)識。

隨后，他詳細(xì)介紹了汽車動力電池的發(fā)展歷史、不同種類電池、不同外形電芯各自的優(yōu)缺點以及大眾PHEV（插混汽車）和BEV（純電動汽車）所使用的電池特點。

1799年，伏特完成了世界首次電池實驗，并制成了世界上第一個電池“伏特電堆”。在那以后，堿性電池、鎳鎘電池、鉛酸電池、鎳氫電池、鋰金屬電池依次被研發(fā)出來。

諸多種類的電池大體上被分成化學(xué)電池、物理電池、生物電池三類。

其中，化學(xué)電池最常用，分為一次電池、二次電池、燃料電池。僅能使用一次，不能充電的電池被叫做一次電池，而汽車中使用的是二次電池，可多次充放電。

依據(jù)正極材料的不同，二次電池又分為：鎳鉻電池（NiCd），鎳氫電池(NiMH)，鉛酸電池（Lead-acid battery），鋰離子電池（Lithiumion Battery）。

陳慶貴對這四種電池分別做了講解：

1、鎳鎘電池

鎳鎘電池是一種非常理想的直流供電電池，可實現(xiàn)重復(fù) 500 次以上的充放電，經(jīng)濟耐用。其內(nèi)阻小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，并且放電時電壓變化很小。

它最大的缺點是有記憶效應(yīng)，如果上一次用了80%電量，還剩20%電量時就充電，那么充滿后下次使用也只能放出80%電量。

2、鉛酸電池

鉛酸電池是一種經(jīng)典的車載蓄電池，目前仍在廣泛使用。它以 Pb 為電池負(fù)極、PbO2 為電池正極，電解液采用30%的H2SO4溶液。

放電時，電池正極得到電子，負(fù)極失去電子；充電時，電池正極失去電子，負(fù)極得到電子。其反應(yīng)方程式為：

車載鉛酸電池電壓通常為12V，由6塊2V的鉛酸極板串聯(lián)組成。傳統(tǒng)的鉛酸電池為濕蓄電池，使用過程中會有水分蒸發(fā)導(dǎo)致電解液濃度變化，需要定期加水和電解液來維護(hù)。

后來出現(xiàn)了增強型富液式蓄電池（EFB）與玻璃纖維蓄電池（AGM），解決了鉛酸電池水分蒸發(fā)的問題，不再需要加液維護(hù)。

3、鎳氫電池

鎳氫電池比鎳鎘電池具有更高的能量密度，它以 Ni（OH）2為正極材料，以金屬氫化物為負(fù)極材料（即儲氫合金或儲氫電極），電解液采用6mol/L的氫氧化鉀溶液。其反應(yīng)方程式為：

鎳氫電池電池的優(yōu)勢還在于不含有毒金屬，并且沒有記憶效應(yīng)，其電解液以固體形式存在，電池更加安全。

4、鋰離子電池

鋰離子電池是新一代電池，也是目前最常見的電池，廣泛應(yīng)用于充電寶、手機、電動汽車中。

它以碳材料（石墨、軟碳、硬碳等）作為負(fù)極材料，以鋰的金屬化合物作為正極材料，電解液采用鋰鹽溶劑。

鋰離子電池依據(jù)正極材料的不同，分為鈷酸鋰LCO、鎳酸鋰LNO、錳酸鋰LMO、磷酸鋰鐵LFP、鎳鈷鋁酸鋰NCA、鎳鈷錳酸鋰NCM等，依據(jù)三種元素的配比，又分為NCM 611、NCM 811等型號。

充電時，電池接入外部電源，電源正極加在陰極上，電源負(fù)極加在陽極上，鋰離子Li+從正極脫出，在負(fù)極中嵌入，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，儲存電勢能。

放電時，電池接入外部負(fù)載，鋰離子Li+從負(fù)極脫出，在正極中嵌入，釋放充電時儲存的電勢能。由于這一工作原理，鋰電池又被形象地稱作搖椅式電池。

鋰離子電池僅含有少量水分，且無記憶效應(yīng)，能量密度超過鎳鎘電池的兩倍。

二、幾種主流電池類型優(yōu)缺點對比

1、四種電池性能對比

電池的主要性能指標(biāo)包括：電壓、容量、內(nèi)阻、能量、能量密度、功率、使用壽命等。大眾汽車學(xué)院依據(jù)這些指標(biāo)，對四種電池的性能做了對比：

可以看到，鋰電池具有電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、每月自放電率低、安全性高、充電速度快等優(yōu)點，但缺點是使用成本非常高，幾乎是鉛酸電池的3倍。

2、三種鋰離子電芯外形對比

依據(jù)電芯外形，鋰離子電池可分為圓柱電池、軟包/聚合物電池、方殼電池。

它們的優(yōu)缺點是：

1、圓柱：尺寸小、組成靈活、功率和能量密度高、適合大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)且一致性好，缺點是成組后散熱性差、電池管理系統(tǒng)復(fù)雜。

2、軟包/聚合物：內(nèi)阻小、尺寸靈活、重量輕、能量密度高、不會發(fā)生爆炸，缺點是強度低、封口工藝復(fù)雜、一致性差、無防爆裝置、易漏液。

3、方殼：散熱好、易組裝、可靠性好、含防爆閥，缺點是能量密度較低（外殼占了很大重量）、尺寸固定、成本高、型號多（各廠商型號不統(tǒng)一）。

陳慶貴介紹稱，大眾使用的是方殼電池，并參與了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，其方殼電池的組裝流程如下所示：

三、電池單體兩種連接方式

電動車的電池模組是由多個電池單體通過串聯(lián)/并聯(lián)的方式連接起來的。兩種連接方式的總輸出是相同的，但輸出的電壓電流大小不同。

并聯(lián)電池單體，輸出電壓較低（多個相同電源并聯(lián)不增加電壓），安全性更高，但輸出電流會比較高，需要更粗的電纜，難以在車上布置，并且更高的電流會帶來更大的電芯發(fā)熱量。

串聯(lián)電池單體，輸出電流較低，可以使用更細(xì)的電線，但輸出電壓更高，安全性較差，安全防護(hù)成本會大大增加。

多個電池模組（8/16/27個等）又通過串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)等方式構(gòu)成了一塊大的電池包，即電動車底部的那一大塊動力電池，一般動力電池總電壓控制在300-400V左右。

那么，大眾汽車旗下新能源車的電池包采用了哪種形式呢？

1、大眾途觀GTE（PHEV）中的電池包

由12個電池單體（每個單體3.7V）串聯(lián)組成電池模組，每個模組電壓約為3.7×12=44.4V，

再由8個電池模組串聯(lián)組成電池包，總電壓約為44.4V×8=355.2V（鑒于電池內(nèi)部還有其他損耗，這種算法僅做參考）

2、大眾BEV中的電池包

由12個電池單體（每個單體3.6V）混聯(lián)組成電池模組，分大小兩種。

大模組中，前三個單體與后三個單體采用并聯(lián)，中間六個單體采用串聯(lián)，模組總電壓僅為14.4V，輸出的電流更高。小模組的總電壓更低，為7.2V。

再由16或27個大小模組串聯(lián)組成電池包，整體上為“土”字型結(jié)構(gòu)。

在公開課的最后，陳慶貴回答了為什么大眾PHEV采用液冷技術(shù)，而BEV采用風(fēng)冷技術(shù)的問題。

他解釋到，PHEV為插混車，汽車底盤上有內(nèi)燃機和排氣管，電池會受到更大的熱輻射，并且PHEV的電池包結(jié)構(gòu)比較緊湊，散熱困難，因此采用液冷技術(shù)。

而對BEV（純電動汽車）來說，汽車底盤上沒有內(nèi)燃機和排氣管的熱輻射，其電池包結(jié)構(gòu)更寬松，散熱更好，因此采用風(fēng)冷技術(shù)。

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