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电动汽车的心脏——电池
为什么说电池是电动汽车的心脏呢？这得从电动汽车的历史说起。说到电动新能源汽车，大家很容易把它归类为一个全新的技术和事物。其实，电动汽车的历史比想象的要早很多，甚至比燃油汽车还要早。1834年，美国人托马斯·达文波特制造出了第一辆由直流电动机驱动的电动汽车；
1838年，苏格兰人罗伯特·戴维森发明了电动火车；至今仍在使用的有轨电车于1840年在英国获得专利。世界上第一辆电动汽车诞生于1881年，发明者是法国工程师古斯塔夫·特鲁夫，当时是一种以铅酸电池为动力的三轮车。后来，出现了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等燃料电池作为动力源。
可见，虽然电动汽车比燃油汽车发展得早，并在早期取得了一定的规模，但到了近代，由于燃油汽车的大力发展，电动汽车却在竞争中遭遇挫折。但现实问题在于，过去以铅酸电池为主的电动汽车，受制于铅酸电池的密度、寿命、功率等各方面因素，一直没能在动力源也就是电池上取得突破，从而使电动汽车的发展陷入停滞。
锂电池的分类、优缺点
直到锂电池的出现，以及20年的蓬勃发展，这个问题才得到解决。
锂电池一般分为两类：
锂金属电池：锂金属电池一般采用二氧化锰作为正极材料，金属锂或其合金金属作为负极材料，采用非水电解质溶液。
锂离子电池：锂离子电池一般采用锂合金金属氧化物作为正极材料，石墨作为负极材料，采用非水电解质。
锂金属电池虽然能量密度高，理论上可达3860瓦时每千克，但由于性质不稳定，无法反复充电，无法作为动力电池反复使用。而锂离子电池则因可反复充电，发展成为主力动力电池。但由于组合元素不同，其形成的正极材料各方面性能差异较大，导致行业对正极材料路线的争议日渐增多。
我们平时谈论最多的动力电池就是磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰）。
以上几种电池各有优缺点，大致可以概括为以下几点：
磷酸铁锂：
优点：寿命长、充放电倍率高、安全性好、耐高温性能好、无害元素、成本低。
缺点：能量密度低，振实密度（体积密度）低。
三元锂：
优点：能量密度高、振实密度高。
缺点：安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电性差、含有有毒元素（三元锂电池大功率充放电后温度急剧上升，且高温下会释放氧气，极易燃烧）。
锂锰氧化物：
优点：振实密度高，成本低。
缺点：耐高温性能差，长期使用后锰酸锂温度急剧上升，电池寿命严重降低（如日产电动车LEAF）。
钴酸锂：
通常用于3C产品，安全性极差，并不适合用于动力电池。
理论上，我们需要的电池应该具有能量密度高、体积密度高、安全性好、耐高低温、循环寿命长、无毒无害、大功率充放电、成本低等特点。但这样的电池目前并不存在，所以我们需要在不同类型的电池的优缺点中做出选择。而且不同的电动汽车对电池的要求也不同。因此，只有对电动汽车进行长远的判断，才能正确判断电池路线的选择。
磷酸铁锂电池的优势
这里需要回到前面两篇文章，我们分析过未来的电动汽车应该以短续航、快充电动汽车为主，目前家用车需要长续航的双模混合动力汽车，客车市场需要长续航的纯电动汽车，那么这样的汽车需要什么样的电池呢？
1. 安全
首先，安全是汽车必不可少的前提。汽车不同于手机、电脑，汽车在高速行驶时可能会遇到很多不可预知的因素，比如电池被挤压、车祸碰撞等。而任何一个不利因素都可能导致车毁人亡。我们可以看到，一些老年代步车使用的是劣质铅酸电池，这种电池根本没有任何安全保障，电池自燃、碰撞燃烧的情况比比皆是。比如特斯拉近一年来连续发生的起火事件，虽然由于特斯拉的安全设计，并没有造成人员伤亡。但同时也要看到，这些事件都是非常轻微的碰撞事故，碰撞本身并没有对车和人造成伤害，只是电池起火了。如果是比较严重的事故又如何呢？
2.高倍率放电寿命
普通汽车的使用寿命长达几十年，电动汽车的电池10年至少需要3000次循环，作为相对昂贵的零部件，电池拥有与汽车等长的寿命至关重要，既要保证汽车性能，又要兼顾车主利益，才能推动市场发展。全球各家车企的电动汽车中，也只有比亚迪去年推出的“秦”对电池单元实行了终身质保。
电池的寿命也叫它的循环寿命，并不是简单的由电池参数给出的一个数字，电池的循环寿命和电池的循环状态息息相关，比如放电率、充电率、温度等，通常从电池实验室数据得到的循环寿命是在0.3C恒定充放电率、20度恒定最佳温度条件下得到的。
但实际使用中，速率和温度并不是恒定的，这也是为什么笔记本电脑、手机、电动汽车电池的实际寿命远小于厂商给出的数据。对于中小里程的纯电动汽车和长续航的双模混合动力汽车，由于搭载的电池数量较少，放电要求会更高，对寿命的影响会更大。
例如A123的磷酸铁锂电池通常循环寿命可达3000次以上，但A123的磷酸铁锂航空电池在10C充电倍率、5C放电倍率下使用时，其在实验室中的寿命缩短至只有600次，实际使用中也只有400次左右，可见放电倍率对寿命的影响。
以比亚迪秦为例，它仅用13KWH的电池来驱动110KW峰值功率的电机，可以计算出当秦充满电时，它的最大放电率高达8.4C，尤其是当秦只有50%的电量时，它的最大放电率可以达到18C，如果电量更低，放电率就会超过25C，这会大大缩短电池的使用寿命。
再来看的特斯拉，310KW的电机最大功率看上去巨大，但实际上电池的放电率只有4C，当电池电量只有30%的时候，最大放电率也只有10C，而且特斯拉的大容量电池可以很大程度上避免电池在大功率下放电。
通过简单的对比，我们可以看出比亚迪电池高倍率放电寿命的优越性。
3.温度适应性
极寒对电池的影响主要表现在充放电速率低、容量下降；极热对电池的影响主要表现在寿命缩短、高温安全性、充放电能力下降等。
极寒对电池的影响相对较轻，因为一般锂电池在零下20摄氏度以下都可以使用，而且电池本身在放电过程中也会发热，但能耗增加、功率下降是不可避免的。
极寒天气对纯电动车的影响与双模混合动力汽车不同，纯电动车没有其他动力来源，在极寒天气下为了达到合适的温度，必须依靠电池放电加热，对能耗和续航里程都会造成很大影响。特斯拉冬季百公里能耗和续航里程与平时有明显差异。
双模混合动力汽车受到的影响相对较弱，因为混合动力汽车有发动机作为备用，提供能源。例如，去年11月，比亚迪在包头举办了“秦”的推广活动。当时夜间气温为零下15到20摄氏度。在极寒的早晨启动车辆时，系统自动切换到HEV模式，发动机驱动空调，快速提高车内温度。当温度上升后，又切换回EV模式。
无论是纯电动还是混动汽车，极端高温的影响都很大。比如电池在大功率放电时，电池本身的温度就会升高。以普通锂离子电池为例，在20C放电时，电池温度可以升到近50度。如此高的温度不仅影响电池的寿命，更重要的是存在安全隐患。比如特斯拉的三元电池在高温环境下会释放氧气，而氧气是易燃物质。特斯拉采用循环冷却系统降低温度，并用坚硬的外壳隔离电池，防止氧气溢出。但遇到碰撞还是难免起火。
4.能量密度
能量密度，顾名思义就是电池在单位重量内能够容纳的能量大小。能量密度通常是判断电池好坏的重要指标，但在我的分析体系中，能量密度在电池性能指标中并不是很重要。
原因有二：
1、能量密度必须与其他性能相结合。比如磷酸铁锂电池的能量密度确实不高，但由于其安全性、稳定性、耐高温等特点，磷酸铁锂电池电芯组成的电池极其简单，不需要太多的保护性辅助设备。而特斯拉的三元电池虽然电芯密度高，但是安全性较差，不耐高温，所以必须搭配一套复杂的电池保护设备，而这些设备增加了汽车的重量。有消息称，在连续燃烧事故发生后，特斯拉正准备加厚电池保护设备，这削弱了三元电池的能量密度优势。
2、重量对汽车影响不大，特别是对于混动和低里程纯电动车，这才是未来电动汽车的主流趋势。我们可以想象一下，能量密度/kg的电池和能量密度/kg的电池对比，即便以最高总功率80度计算，两种电池的重量差别也只有200KG。
对于一辆重量接近2吨的汽车来说，这影响非常小。
所以我觉得，电池的能量密度虽然自然越好，但也没有必要刻意追求最大，尤其是能量密度越高越不稳定，这是基本常识，只要够用就行，能量密度不是太重要。
5.成本
成本这个很容易理解，要实现普遍普及，必须有成本优势，这在本系列的第一篇文章中已经算过。对于低里程的纯电动或者混动汽车来说，一方面需要减少车载电池数量以节省电池单体成本，另一方面需要降低电池组保护设备的成本。因此我们发现，虽然特斯拉的电池单体成本相对较低，但整体成本还是偏高。
从上面的讨论中，我们知道不同的锂离子电池都有天然的优势和劣势。但重要的是如何对未来电动汽车发展的关键因素进行排序，以便我们选择适合趋势的电池。综上所述，考虑到安全性、寿命、放电容量、温度适应性、能量密度、成本等因素，我认为磷酸铁锂电池是最适合未来电动汽车电池发展的方向。