環境保護、節能降耗是改善我們生存環境和全面推進美麗中國建設的必然選擇。近年來，中國以堅定的決心和前瞻性的視野，積極推動新能源技術的發展和套用。
在太陽能領域，中國不斷提升光伏技術的效率和可靠性，降低生產成本，使得太陽能成為越來越多地區的主要能源來源。此外，中國還大力發展海上風電，利用豐富的海洋資源推動清潔能源的發展。
在儲能技術、智慧電網等領域，中國積極推動新型儲能技術的研發和套用，提高能源系統的穩定性和可靠性。特別是在新能源汽車領域，中國積極推廣電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車，透過財政補貼、充電設施建設等措施，鼓勵消費者購買和使用新能源汽車，為汽車產業的轉型升級提供了新動力。
今天我們就來講一講新能源汽車電池。
世界環境日
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新能源汽車的電池有啥特點？安全嗎？
新能源汽車的三大核心是動力電池、電機以及電控系統。在這三大組成中，動力電池的地位尤為顯著，它不僅是新能源汽車的心臟，更占據了整車成本的40%-60%。
然而，盡管動力電池在技術上取得了長足的進步，但其續航裏程、能量密度、品質最佳化、成本控制以及安全效能等方面，仍然面臨著巨大挑戰。
汽車
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新能源汽車市場中，動力電池的型別豐富多樣，包括鉛酸電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池和鎳氫電池。
鉛酸電池是一種常見的二次可充電電池，正極是二氧化鉛，負極是鉛，電解液是硫酸水溶液。鉛酸電池具有單電池電壓較高、價格低廉、高倍率放電效能好和高低溫效能好的優勢，缺點是比能量低、迴圈壽命短、充電時間長和環境汙染等。
三元鋰電池屬於鋰離子電池的一種，又稱「三元鋰聚合物」電池，這種電池通常采用鎳、鈷、錳（或鋁）三種元素的化合物作為正極材料，具有能量密度大（200Wh/kg）、電壓平台高、迴圈壽命長、低溫效能好和可快速充電等優點。在安全性方面，三元鋰電池容易在高溫下發生起火和爆炸等問題，安全性較低。
磷酸鐵鋰電池以磷酸鐵鋰作為正極材料，其能量密度為110Wh/kg。具有壽命長和成本低的優勢，但是能量密度低於三元鋰電池，並且低溫效能較三元鋰電池差。在安全性方面，磷酸鐵鋰電池不易發生過熱、起火等問題，安全性較高。
鈷酸鋰電池是電子產品中相對常見的電池，其正極材料為鈷酸鋰，能量密度約為磷酸鐵鋰電池的兩倍，可實作快速充電，但是該電池安全性差、壽命一般、制造成本較高。
鎳氫電池是二十世紀90年代發展起來的一種新型綠色電池，由氫離子和金屬鎳組成，其具有高能量密度、長壽命、無汙染等特點。但是鎳氫電池制造成本太高，充電效率一般、無法使用高壓快充，效能方面比鋰電池差了很多。
車用電池
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新能源汽車怎麽實作十幾分鐘充滿電？
隨著電池容量的不斷提升，新能源汽車的續航裏程已經可以媲美燃油車，人們對新能源車的焦慮逐漸從「續航」轉移到「補能」，相比燃油車一兩分鐘就能加滿一箱油來說，新能源汽車充滿電則需要數小時，較低的「補能效率」讓許多有長途旅行需求的消費者對新能源汽車望而卻步。
新能源汽車的補能體驗是否能接近燃油車呢？美國先進電池聯盟（United States Advanced Battery Consortium, USABC）對快充動力電池提出了具體指標，要求在15min內充滿電池總電量的80%。那麽如何實作快充呢？
電池的充電速度與充電功率相關，功率越大充電速度越快。由於過高的電流會導致充電過程中電池溫度急劇升高，帶來安全隱患，因此對於快充的實作通常采用高電壓的方式。
近年來，國內外主要車企紛紛推出800V高電壓平台的主力車型，部份車型超充最大功率可達400-500kW，峰值功率基本實作「一秒一公裏」的充電速度，10分鐘續航可增加400-500公裏，新能源乘用車補能體驗有望接近燃油汽車。
電池充電
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新能源汽車的電池壽命長嗎？
新能源汽車的電池壽命因電池型別、使用條件、駕駛習慣等因素而異，那麽如何評判電池的壽命呢？
電池充滿電並放光電一次，就是一次迴圈。電池迴圈壽命就是指容量在跌至國標規定下限的時間前，電池能實作的總迴圈次數。以鋰離子電池為例，三元鋰的迴圈壽命在800-1500次左右，而磷酸鐵鋰則可以達到2000-2500次左右。
如果按照一周兩次充電頻率來計算，三元鋰和磷酸鐵鋰電池迴圈壽命都能達到十年之久，能夠覆蓋大多數人的換車周期。
影響鋰離子電池壽命的主要因素是電池內部可有效利用的鋰離子數量，與電池使用時的放電程度和溫度相關。因此，為了延長鋰離子電池的壽命，在使用過程中應盡量避免在電量耗盡時充電，並且避免電池在低溫或高溫下使用。
鋰離子電池
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電池報廢後會汙染環境嗎？
目前，對於不能利用的報廢電池的回收利用總體思路大概有兩種：一種是梯次利用，就是將淘汰下來的電池根據其容量衰減的程度進行分類，對於衰減程度較低的電池可進行二次利用，如用於低速電動車等；另一種是電池的拆解利用，報廢的動力電池經過拆解等工序，將其中的鋰、鎳、鈷、錳等高價值金屬元素提取出來再利用。
總的來說，為確保環境友好性，對廢舊電池進行妥善處理和有效再利用是不可或缺的環節。
此外，作為消費者，透過日常維護和形成良好的使用習慣，不僅能夠延長電池的使用壽命，還能在一定程度上減少廢舊電池的產生，從而為環境保護貢獻一份力量。
報廢汽車
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結語
隨著國內外各大電池廠商的技術創新，未來有望實作更高能量密度、更快充電速度、更長壽命和更高安全性的目標。新能源汽車作為綠色出行的重要代表，不僅能夠減少尾氣排放，降低空氣汙染，還能有效緩解能源壓力，推動永續發展。
因此，我們應該攜手並進，推動新能源汽車的普及和套用，讓綠色出行成為每個人的生活方式。同時，我們也要加強環保意識，倡導低碳、環保的生活方式，為共建美好未來而不斷前行。
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出品：科普中國
作者：石暢（物理化學博士）
監制：中國科普博覽
