主题：【整理】电动车对电池的要求 -- 橡树村

“耗电程度”其实大体正比于“耗能程度”，其实，只要材料不变，则单体电压就一定，而一个实体的耗电程度，即=“耗电程度”*单体电压。E=Q*V，将一定的电量抬高一定的电势差（电压）即为蕴藏在这一进程中的电能量。所以，一个单体所包含的电能=单体电容量*单体电压；一个实体（比如电池包PACK）所包含的电能=该实体中单体的电容量之和*单体电压；当然，一个实体（比如电池包PACK）所包含的电能也=该实体的整体电（容）量*该实体的整体电压。但前一种方法更好算一些。

铅酸电池：2伏、镍镉电池：1.2伏、镍氢电池：1.2伏；锂电池：钴酸锂电池（手机、笔记本常用）3.7-3.8伏、锰酸锂电池（日韩系列动力汽车研制）3.7伏、磷酸铁锂电池（美国知名企业、中国企业动力汽车的研制）3.2伏。但这是标准数值，具体的企业生产的产品的实际数据（乃至每个单体的数据）都会略有差别，例如有的企业的磷酸铁锂电池质量不太好的，电压充放电中值只有3伏。（这个电压在充放电过程中是变化的）这样，知道一个电池单体内部所包含电池的电（容）量及其材料，即可推之其所包含的能量。

1辆典型的小功率全电动汽车（挪威电动车企业Th!nk的城市巡航小车）大约有7000Ah的电池，由于其使用锰酸锂系技术，等价于包含有25.9度电，可行驶110公里该电池如在国内生产，价格为7万元。如在国外生产，价格每度电800美元，大约在20000美元左右。该汽车的挪威售价为3.8万美元（欧洲汽车昂贵）。寿命如达到预期的1800-2000次，每次充放电为初始容量80%，则电池组寿命可消耗3.73万度电，平均每度电的材料折损成本为0.54美元。该汽车已产数百辆。每百公里的材料和电力成本为15美元。

三菱汽车的i-Miev，已经于2009年年底推出，功率只有47千瓦（比亚迪的E6有70、115、160、200千瓦四档），含电量16度电，含4300Ah，88个电池，每个电池50Ah。充满电可行驶130公里。日本发售价43900美元。按照1800次充放电计算，电池组寿命可消耗2.3万度电。i-Miev的产量预期为预发售1400辆，正式启动后第一年发售5000辆，头三年（截止2013年春）能累计销售3万辆。

两款为世界高度关注的由知名大型汽车企业推出的紧汽车：一款为2010年7月上市的通用Volt混合动力汽车，售价4.1万美元（联邦税收补贴之前），一款为2010年年底（已预定）上市的日产Leaf纯电动汽车，售价合4.05万美元（日本）或3.28万美元（美国，联邦税收补贴前） ，4万美元以上（欧洲）。通用Volt依靠纯粹电力可行驶64公里（理论值），用油时通过汽油内燃机驱动发电机机发电，大部分电力再进入电动机产生驱动力，少部分电力进入电池充电；日产Leaf的全电动行驶极限距离为160公里。

通用Volt的电池PACK总重为170千克，电池含有16度电，采用的是LG化学的锰锂系材料，单体电压3.7伏，折合4324Ah，内部包含220个电池单体，每个单体约20Ah。不过Volt所说的可纯电动行驶64公里只是理论值（充电状态从100%消耗到0%），但实际上一旦含电程度低到30%Volt就会启动燃油模式，采用燃油内燃机驱动发电机一边维持汽车运转一边给电池充电保持电量，而日常在电站充电时Volt自动设定最高充电量为85%，所以纯粹电动只有55%的电（含）量，因此，Volt的真正实际电驱动的电耗量是8.8度。Volt的生产计划是第一年（2010年）1万辆，第二年（2011年）3万辆-4.5万辆。

日产Leaf的电池PACK总重估计为300千克，Leaf含有24度电，采用锰酸锂材料，单体电压3.7伏，折合6500Ah，内部为192个电池单体（4并联再48串联），每个33.7Ah。电池的价格大约为18000美元，折合每安时2.77美元或18.8人民币（含控制系统）。预期未来超大规模生产能够再降低40-50%。每公里耗电相对较多，为百公里26度。（Volt的理论值为每百公里25度）。日产的生产计划是第一年（2011年）5-10万辆，2012年20万，2013年35万辆。假设按照2000次的循环寿命，每次充放电消耗80%的电容量，电池一生耗电3.84万度，每度电材料折损成本为0.47美元。每百公里耗电和材料成本估计为14.5美元。

中国的新能源汽车浪潮虽然很多，但是真正长期计划部署并持续投入的只有比亚迪的2款汽车：F3DM混合动力汽车和E6电动车。均采用磷酸铁锂正极材料，单体电压3.2-3.3伏。

由于比亚迪历来对外实行严格的信息保密政策，技术数据很难获得，只能通过它对深圳市政府汇报和深圳市民亲自体验的数字进行推测。

F3DM含电16度，取3.2伏单体电压，折合5000Ah，充满电理论上纯电动模式可行驶100公里，每公里纯电动模式耗电16度。售价15万人民币。E6属于MPV（商务车），每百公里耗电21.5度，理论可行驶300公里（实测267公里 ），以此推算含电64.5度 ，折合20000Ah，售价4万美元或27万人民币。是目前世界上含电最多的电动车/混合动力车。以比亚迪产业上下游垂直整合计算，省去其中本属于正极材料商和电池制造商的利润，每安时磷酸铁锂电池成本取较宽松的6元，则E6的电池组成本为12万元人民币。按照1800次循环寿命，平均每次为初始电量的80%计算，一组电池在使用期限内耗电9.29万度，每度电的材料消耗成本为1.29元人民币，加上1度电0.5元，合计1.8元人民币。则比亚迪E6每百公里电池材料及电成本为38.7元。

但是，需要注意的是，按照这个方法计算，比亚迪E6的全寿命里程将达到40万公里，超过了普通汽车20万公里的寿命，所以成本可能需要重新估算，重新估算的结果会略高于上面的数字。

Tesla跑车推出的Tesla Roadsters从2008年至今已经生产销售了1200辆，跑车价格10.9万美元，每辆跑车重1.2吨，电池系统包括6391个电池单体 ，重450千克，汽车功率185千瓦，最大扭矩270牛米，略逊于比亚迪E6，质量比E6轻，车体按跑车设计，因此百公里加速3.7秒（比亚迪E6低于8秒），百公里耗电15度（从电池计算，如加入充电耗损为18-21度），续航里程390公里，电池可储存53-60度电，折合18000Ah。按通用1800次循环计算，整个寿命可经历7.9万度的电力消耗，若其电池为1.8美元/Ah，则每度电的材料消耗成本为0.41美元，每百公里材料及电力成本为7,5美元。预期在其停产前Roadster可销售5000辆。

2012年初计划替代Roadster的Model S价格5.74万美元（美国政府补贴后3.99万美元），满电续航里程260公里，百公里加速5.6秒，含电42度，百公里耗电16度。包含5000个日系厂商松下提供的电池单体 ，折合11300Ah。以此估算其每度电材料消耗成本0.33美元 ，百公里行驶之材料及电力成本为6,72美元。

由美国硅谷创业家Miles Rubin发起，首先在中国外包生产制造的“低价”电动汽车Miles 和CODA是另一批成熟的轿车。目前CODA和天津力神（中国四大锂电池生产企业之一）合资成立了Lio Energy System，计划生产CODA所需要的电池（力神同时为美国磷酸铁锂电池企业Valence代工电池单体），并通过天津清源公司组织哈飞生产汽车（CODA轿车的原型即哈飞赛豹），同时也为世界其他整车企业提供电池系统。2010年第四季度将在美国加州销售。CODA轿车采用磷酸铁锂电池，含33.8度电，约合1万安时，满充可行驶190公里。售价约为3.75万美元（扣减7500美元税收抵扣后等价于3万美元）。电池寿命耗电4.9万度，每度电材料成本2元人民币。

其他的大部分汽车巨头均发售了使用镍氢电池的HEV（非插入式混合动力汽车），这种汽车的动力来源仍然是来自燃油，只是提高在驱动中加入电动机 ，提高燃油使用效率，这类车在21世纪初就在市场上销售。主要品种包括：丰田Prius（1997、2004、2009）、Camry Hybrid（2006）、Highlander SUV Hybrid（2005、2008）；本田Civic Hybrid（2001、2005）、Insight Hybrid（2000、2010）、Accord Hybrid（2005）、CR-Z；日产Altima Hybrid（2007）；福特Escape SUV Hybrid（2004、2008）、Fusion Hybrid（2009）；通用Silverado（2004）、水星Vue Green Line（2006）；现代Elantra LPI Hybrid（2009）、大众Touareg Hybrid（2010）、Jetta Hybrid（2012）；这里面，只有现代Elantra LPI Hybrid使用锂离子电池（聚合物电解质电池）。这些汽车的价格，日系车大部分在2-3万美元左右（普锐斯北美售价22400美元），美系车多有4-7万美元的品种。这类技术中如果有能够靠纯电动驱动的，纯电动状态大多只能维持十多公里。含电量只是上文电动汽车的10%左右，如普锐斯含电1560Ah约1.8度。支撑这系列技术按照各大汽车企业的安排可能还会维持2-3年，但发展势头比较勉强，从丰田、通用、戴姆勒（奔驰）的重点方向转向来看，未来会被锂离子动力电池所取代。普锐斯每年全球发售近40万辆，原来主要在美国销售，2009年随着丰田召回事件影响，主要改在日本销售。

一般来说，镍氢动力电池的比功率较大，比能量较小，锂离子纯电动汽车的比功率较小，比能量较大，锂离子电池单体的比能量一般为150Wh/kg（正极材料为接近500Wh/kg，正极材料占电池整体质量的30%），比功率为400W/kg（比亚迪E6电池估计为500kg，最大功率200kW），镍氢动力电池的比能量一般只有50Wh/kg，高不过70Wh/kg，比功率可达到1000W/kg。所以镍氢电池HEV的储存能量只有不足2度，纯电动只能开不足20公里，但加速能力强；反之，纯电动汽车可以开100-160公里，但功率即加速动力不足，这也是典型的纯电动汽车都是微型或紧凑型小车的原因，除非如同比亚迪E6那样以更多的电池量、更多的存储电量来填充，即“以数量弥补质量”。

以上资料，基本覆盖了目前世界上已经进入商业化生产阶段的所有插入式混合动力汽车和纯电动汽车。

• 电动车电池的冷却问题