新能源动力锂离子电池的分类介绍

2021-08-23      1140 次浏览

随着新能源汽车产销的快速上升,我国的动力锂离子电池产业有了长足的发展。新能源汽车的核心部件当属汽车动力锂离子电池,也就是新能源汽车的能量来源,笔直决定了汽车的续航里程。


三元电池和磷酸铁锂离子电池在乘用车和商用车范畴都是主导使用,目前乘用车电池以三元为主,商用车电池以磷酸铁锂离子电池为主。


新能源电池的分类:


一、铅酸蓄电池


铅酸蓄电池作为比较成熟的技术,因其成本较低,而且能够高倍率放电,仍旧是唯一可供大批量加工的电动汽车用电池。北京奥运会时,有20辆使用铅酸蓄电池的电动汽车,为奥运会供应交通服务。


但是铅酸蓄电池的比能量、比功率和能量密度都很低,以此为动力源的电动汽车不可能拥有良好的车速及续航里程。


二、镍镉电池和镍氢电池


虽然性能好于铅酸蓄电池,但含有重金属,使用遗弃后对环境会造成污染。


镍氢动力锂离子电池刚刚进入成熟期,是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系,现有混合动力锂离子电池99%的市场份额为镍氢动力锂离子电池,商业化的代表是丰田的普锐斯。目前全球紧要的汽车动力锂离子电池厂商紧要有日本的PEVE和Sanyo,PEVE占据全球Hybrid动力车用镍氢电池85%的市场份额,目前紧要的商业化的混合动力汽车如丰田的Prius、Alphard和EsTIma,以及本田的Civic,Insight等均采用PEVE的镍氢动力锂离子电池包。在我国,长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经在示范运行,他们采用的也都是镍氢电池,不过电池紧要向国外采购,国内镍氢电池在汽车上的运用仍处于研发匹配阶段。


三、锂离子电池


传统的铅酸蓄电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟,但它们用在汽车上作为动力锂离子电池则存在较大的问题。目前,越来越多的汽车厂家选择采用锂离子电池作为新能源汽车的动力锂离子电池。


因为锂离子动力锂离子电池有以下优势:工作电压高(是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能量大(可达165WH/kg,是氢镍电池的3倍);体积小;质量轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应;无污染等。


当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力锂离子电池汽车,如美国福特、克莱斯勒,日本丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。而国内汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在自己的混合动力和纯电动汽车中搭载动力锂离子电池。


目前妨碍动力锂离子电池发展的瓶颈是:安全性能和汽车动力锂离子电池的管理系统。安全性能方面,由于锂离子动力锂离子电池具有能量密度大、工作温度高、工作环境恶劣等方面的原由,加上以人为本的安全理念,因此,用户对电池的安全性提出了非常高的要求。汽车动力锂离子电池的管理系统方面,由于汽车动力锂离子电池的工作电压是12V或24V,而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V,因此非得由多个电池串联而提高电压,但由于电池难以做到完全均一的充放电,因此导致串联的多个电池包内的单个电池会出现充放电不平衡的状况,电池会出现充电不足和过放电现象,而这种状况会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作,甚至报废,从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。


四、磷酸铁锂离子电池


磷酸铁锂离子电池也是一种锂离子电池,其比能量不到钴酸锂离子电池的一半,但是其安全性高,循环次数能达到2000次,放电稳定,价格便宜,成为车用动力新的选择。


比亚迪提出的“铁电池”,业界人士认为其为磷酸铁锂离子电池的可能性较大。


五、燃料动力锂电池


简单地说,燃料动力锂电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能笔直转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料动力锂电池,电就被奇特地加工出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。


最有望用于汽车的是质子交换膜燃料动力锂电池。它的工作原理是:将氢气送到负极,经过催化剂(铂)的用途,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正极的吸引下,经外部电路出现电流,失去电子的氢离子(质子)可穿过质子交换膜(即固体电解质),在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得,只要不断给负极供应氢,并及时把水(蒸汽)带走,燃料动力锂电池就可以不断地供应电能。


因为燃料动力锂电池笔直将燃料的化学能转化为电能,中间不经过燃烧过程,因而不受卡诺循环的限制。目前燃料动力锂电池系统的燃料—电能转换效率在45%~60%,而火力发电和核电的效率约莫在30%~40%。


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