開聊電動(dòng)汽車-動(dòng)力電池篇

歲月如流水，彈指一揮間，幾度秋風(fēng)起，轉(zhuǎn)眼好幾年。這不，灑家剛眨了幾下眼，大女兒已經(jīng)上了三年級(jí)了。

時(shí)間，竟是這般不經(jīng)過的么？

灑家向來是多愁善感，傷春悲秋慣了的，尤其這幾年，遭遇了不足為外人道的大變故，心思更是敏感了些許。但是，當(dāng)大寶上了三年級(jí)，妻子把課業(yè)輔導(dǎo)任務(wù)交棒給我時(shí)，我竟是遲鈍得很，欣欣然地接過了這個(gè)雷。

我真傻，真的，我單知道妻子學(xué)習(xí)差，才會(huì)自覺地把這個(gè)光榮艱巨的任務(wù)交給我。我不知道，這個(gè)任務(wù)竟然有時(shí)會(huì)讓我力不從心。 

比如，剛剛小學(xué)三年級(jí)，就要開始寫命題作文了？掰著腳指頭算一算，距離灑家最后一次正兒八經(jīng)地寫命題作文，已經(jīng)過去整整二十來年了?。?/span> 

那不堪回首的最后一次，還是在高考場(chǎng)上。灑家憑借著微弱的想象，抄襲起老師在課堂上讀過的一篇范文，結(jié)果，很自然地寫成了一坨屎，從此無緣C2，只能C9了。 

小樓昨夜又東風(fēng)，往事不堪回首，月明中。。。

說起來，灑家之所以對(duì)命題作文心生恐怖，許是因?yàn)闉⒓倚形目偸桥d之所至，天馬行空，以筆為刀卻不講章法，沒啥天分卻總想做那雪中悍刀行之瀟灑。 

說白了，就是寫半天，還點(diǎn)不到題上！ 

比如今天這一篇，寫到這里，各位看官肯定想不到，灑家今天想跟大家聊的其實(shí)是電動(dòng)汽車的三電技術(shù)之電池篇。 

1-三電

許久沒有碼字，諸君也許已經(jīng)淡忘了灑家的寫作風(fēng)格，且讓灑家再提個(gè)醒~~ 

文風(fēng)上，堅(jiān)持詼諧幽默，讓子彈飛里，姜文想站著把錢掙了，灑家不才，也想著您會(huì)心一笑著還能把知識(shí)點(diǎn)學(xué)了。 
內(nèi)容上，只講盲點(diǎn)，想他人之未想，講他人之未講。畢竟，知乎上的技術(shù)科普貼滿天飛，雖然大都像懶婆娘的裹腳一樣又臭又長(zhǎng)，但也滿滿的知識(shí)點(diǎn)不是？ 

總之，我還是我，是顏色不一樣的煙火。
 

閑言碎語不要講，講電池，還是要先從三電說起。 

于謙老師有三大愛好：抽煙、喝酒、燙頭。汽車的電動(dòng)化也有三大技術(shù)-電池、電機(jī)、電控。 

電池供電，電機(jī)出力，電控居中調(diào)度。 

關(guān)于三電，灑家有個(gè)不大到位的比喻：把電動(dòng)汽車比作一位小姐姐的話，電池是她那需要小心呵護(hù)、熱不得也冷不得的小心臟，電機(jī)是她那可以瞬間爆發(fā)卻虎頭蛇尾不了了之的精氣神，電控是她那管天管地、也管中間空氣的大腦袋。 

灑家覺得，“三電”更多是一種營(yíng)銷上的概念，強(qiáng)行對(duì)比傳統(tǒng)燃油車“三大件”搞出來的概念。和燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤三大件不同的是，電池、電機(jī)和電控并非可以并駕齊驅(qū)的三巨頭。 

原因很簡(jiǎn)單，在電池面前，電機(jī)和電控根本不是個(gè)個(gè)兒。 

我們拿新勢(shì)力里面的某高端車型舉例算一算好了。這款車電池包100度電，采取的是前160kW永磁同步電機(jī)后240kW感應(yīng)電機(jī)的配置。 

目前，三元鋰的成本大概是1度電800元（磷酸鐵鋰更便宜一些，大概在一度電600元），100度電就是8萬。 

永磁同步電機(jī)成本大概是1kW 30元，感應(yīng)電機(jī)大概是1kW 20元，成本算下來是9600塊。 

電機(jī)成本只是電池成本的八分之一而已。 

當(dāng)然，三電這種說法就是一種“名相”，塵歸塵，土歸土，既然一切萬物歸于主，也不用覺得誰的說法虎。 

佛說，凡所有相皆是虛妄。太祖當(dāng)年也曾對(duì)佛教協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)趙樸初說，趙樸初，既非趙樸初，是名趙樸初也，各位看官深思之。。。

2-電池

直接上圖，鋰離子電池的放電機(jī)理如下所示。 

外電路接通后，電子、鋰離子從負(fù)極一道出發(fā)，水陸并進(jìn)，在正極勝利會(huì)師。 

2.1 為什么是鋰 

電池會(huì)放電，這是一個(gè)基本事實(shí)。但是，這里面，有一個(gè)讓不懂風(fēng)情的理工直男迷惑不解的問題： 

電子本來在負(fù)極呆得好好的，為什么外電路一通，它就迫不及待地要跑到正極去呢？鋰離子也是，就不能敵動(dòng)我不動(dòng)，一動(dòng)也不動(dòng)嗎？ 

難道說，每個(gè)電子都是見異思遷的渣男？這幫鋰離子也如此這般耐不住寂寞？
 

佛陀曰，凡事有因必有果，馬克思老爺子說，在這個(gè)唯物的世界里，物質(zhì)是第一性的因，精神是第二性的果。 

電子之所以躁動(dòng)不安，鋰離子之所以蠢蠢欲動(dòng)，最本質(zhì)的原因就是‘鋰’本性如此！
 

讓鋰原子里的質(zhì)子約束電子？嬪妾做不到??！ 

大家小時(shí)候可能都搖頭晃腦地背過元素周期表，“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖。。。”，在元素周期表中，位置越靠前，原子核中的質(zhì)子就越少，原子核對(duì)電子的束縛能力就越弱，從化學(xué)角度來看，表示它越容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 

諸君請(qǐng)看，鋰的位置相當(dāng)靠前，表明其活性很高，游蕩在原子核外層的電子很活潑，時(shí)刻準(zhǔn)備著放飛自我。 

巧了么不是，這不巧了么不是？ 

所以，外電路接通時(shí)，負(fù)極中的鋰原子釋放出電子，帶負(fù)電的電子通過外電路遷移到正極，同時(shí)，帶正電的鋰離子通過電解液遷移到正極，兩者再在正極還原成鋰原子。 

就這？ 

當(dāng)然不是，原理這么簡(jiǎn)單的話，何至于到了上個(gè)世紀(jì)九十年代，鋰離子電池才千呼萬喚始出來呢？

2.2 鋰離子電池 

實(shí)際上，上述過程更接近更早發(fā)明的鋰金屬電池的反應(yīng)過程，而在鋰離子電池里面，并不存在單獨(dú)形態(tài)的鋰原子。鋰離子電池電池正極含鋰金屬?gòu)?fù)合氧化物，負(fù)極則是層狀結(jié)構(gòu)的石墨。“鋰”只以復(fù)合物的形式存在。 

當(dāng)然，嚴(yán)謹(jǐn)起見，也不是說鋰離子電池中不會(huì)出現(xiàn)鋰原子，在過充時(shí)，鋰離子沖得猛，電子來得快，于是，天雷勾動(dòng)地火，它倆就意外地緊密結(jié)合了，成了真正的鋰原子，當(dāng)然，也成了令人聞之色變的鋰枝晶！ 

鋰枝晶是啥？想想這幾年，路面上有多少電動(dòng)汽車著火了？這個(gè)世界，真的是從來都不缺少意外啊！ 

言歸正傳。 

正常靜置狀態(tài)下，鋰離子堆積在石墨層中，電子聚集在負(fù)極板上，它倆異性相吸，維持著脆弱的平衡。 

一旦外電路結(jié)合，高濃度電子便開始向正極擴(kuò)散。鋰離子也從石墨中脫嵌，通過電解液向正極遷移，最后，在正極側(cè)結(jié)合電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成金屬?gòu)?fù)合氧化物。 

電子之所以馬上跑路，是因?yàn)楫?dāng)電池體系處于平衡狀態(tài)時(shí)，正負(fù)極之間“自然而然”存在著一個(gè)叫做EMF的電勢(shì)差，它是電池體系中客觀存在的一個(gè)物理量。一旦鵲橋鋪就，電子就馬上一枝紅杏出墻來。 

等一下，電子跑了好理解，本就滿園春色關(guān)不住嘛，可鋰離子怎么也跟著不管不顧地跑了呢？ 

你說這個(gè)世界復(fù)雜吧，它有時(shí)候很復(fù)雜，你說它簡(jiǎn)單吧，三言兩語也能講明白。 

還是那句老話：同性相斥，異性相吸！ 

想一想吧，電子跑了，聚集在負(fù)極板上的電子少了，脆弱的平衡就被打破了。 

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)男多女少，好多光棍就惦記上了烏克蘭的金發(fā)碧眼、膚白貌美、細(xì)腰大長(zhǎng)腿的美女，既然電子少了，吸不住那么多帶正電的鋰離子了，鋰離子自然就從石墨中脫嵌，通過電解液向正極遷移了。 

再開一點(diǎn)腦洞，如果電子離開了負(fù)極而鋰離子沒有離開，整體中性的負(fù)極就變得陽剛無比了，電子就會(huì)被負(fù)極緊緊吸住，脫離不得。 

愛，從來都是雙向的奔赴！

所以，在外電路不通的狀態(tài)下，電池只是維持著一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，一旦搭上線，天雷勾動(dòng)地火，這個(gè)平衡就被打破了。 

這跟當(dāng)下的世界是何其相似呀！俄烏沖突爆發(fā)之前，這個(gè)世界一度歲月靜好，結(jié)果，普京大帝萬字檄文，十萬大軍一揮，世界就變成了戰(zhàn)爭(zhēng)與熱火。 

只是，誰是做局者，誰是入局者，又有誰分得清呢？就好像在鋰離子電池里面，你說，主導(dǎo)者是電子呢，還是鋰離子呢？ 

元素周期表里那么多元素，誰還不帶電子呢，可是，鋰離子也說了： 

我不生產(chǎn)電，我只是電能的搬運(yùn)工！

文：蘭陵笑笑生