电动汽车电池技术-电动汽车电池技术发展

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  1. 新能源汽车电池知识详解
  2. 电动汽车的三大核心技术
  3. 电动汽车电池有哪些种类
  4. 电动汽车动力电池篇知识解析
  5. 新能源汽车动力电池认知

电动汽车电池分类?

分为两大类:蓄电池和燃料电池。

蓄电芯适用于纯电动汽车,包括有铅酸电池,镍铜电池,镍氢电池,钠硫电池,二次鲤电池,空气电池,上主流纯电基本上用鲤电池

电动汽车电池技术-电动汽车电池技术发展
(图片来源网络,侵删)

市面上用的比较多的:

磷酸铁钾电池:如宏光MINIEV,比亚迪,小鹏p7;三元鲤电池 :哪吒s,魏来,特斯拉;

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发电器,多用于水力发电,热能发电,原子能发电。

锂电池的优缺点?

磷酸铁理电池优点

1.安全性能好,磷酸铁理晶体中的P-0键稳固难以分解,即便在高温或过充时,也不会想钻酸理一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。2.寿命长,磷电池动力电池循环寿命可达到2000次以上理论寿命达到7-8年

3高温性好,耐高温特性峰值可达350”C-500”C。4.大容量,可无论处于什么状态,可随充随用。5.环保,磷酸铁理电池被认为是不含任何重金属稀有金属,无毒,无污染,符合欧洲ROHIS规定,为绝对的绿色环保电池证。

缺点:

低温性能差;正级材料振实密度小;导电性能差鲤离子扩散速度慢,高倍充电放电时,实际比容量低。

三元锂电池优缺点

优点:

1.充电速度快,电池电高压达3.7v,可为车提供充足的功率支持。

2.耐低温,即使对零下20度的低温,也能够保障电池良好的工作性能

3.电池能量密度高,整体体积和重量小。

缺点:

1.电池寿命比较低,可能达不到2000次

2.耐热性较差,电池自燃性编高。

3.电池原材料成本

新能源汽车电池知识详解

电动汽车被大家认为是新能源汽车,具有节能环保的概念,因此现在电动汽车已经进入很多人的视野,可是电动汽车的电池一直受到大家的担心,那么到底哪一类电动汽车的电池好呢?今天给大家具体的介绍一下。

工具/材料

电动汽车

操作方法

1.铅酸蓄电池是历史最悠久的电池之一,这种电池的好处是造价比较低,因此这类电池在电动汽车上面使用的话,价格自然比较低一些,可是这种电池技术比较陈旧,电动汽车的续航能力受到很大的影响。

2.弱酸碱蓄电池目前的应用不是很广泛,这类蓄电池一直试验之中,只有一部分公用汽车在使用,而且范围比较小,这类蓄电池最大的好处是受到环境影响比较小,比如冬天不会受气温低的影响,可是制作工艺复杂,价格过于昂贵。

3.镍氢电池属于一种技术方面比较先进的蓄电池,这种蓄电池一般在日本丰田汽车上使用的较多,这类蓄池的好处是续航能力强,而且电池寿命很长,可是造价也表昂贵,适合油电混合汽车使用。

4.强碱性蓄电池是一种比较均衡的蓄电池,这类蓄电池在美国研发成功,现在正在试验阶段,这类蓄电池对于环境的污染几乎为零,可以进行降解,因此是真正意义上的环保电池,但是目前处于试验阶段,仅仅在个别车辆上使用。

5.锂离子电池是现在运用十分广泛的蓄电池之一,锂离子电池具有无记忆、使用寿命比较长的特点,而且蓄电能力很强,目前中国的江淮汽车在锂离子电池研究方面处于世界领先地位,他们推出的电动汽车性能绝对一流。

6.钠硫电池方面比亚迪是世界第一流,这种电池的优势在于能够百分百蓄电,而且长期下来消耗很低,这种电池能够帮助汽车有更长的续航能力,电池输出比较稳定,这也是比亚迪目前的杀手锏之一。

7.镍镉电池目前营运的比较多一些,这类蓄电池的最大优势在于循环充电的次数比较多,能够达到两千多次,也就是七八年内不会出现太多的充电不满的问题。可是这个电池有一个毛病,那就是蓄电能力下降的比较快,目前吉利帝豪在使用。

8.动力锂电池是一种先进的电池,目前很多电动车、电动汽车在使用,这类电池的各项功能均衡,价格也属于较低,但是动力锂电池很容易充放电不良,有时候会出现电池容量大幅度减小,因此劣势也很明显。

特别提示

上述这些不同的电动汽车电池,实际上都有各自的长处,但是因为电动汽车电池技术不成熟,因此依旧存在各类不同问题,买电动汽车大家最好三思而后行!

电动汽车的三大核心技术

聚焦新能源:新能源汽车电池知识详解,三电基础知识科普

新能源汽车和传统汽车区别最大的地方,核心的技术就在于三电,也就是电驱动和电池,还有电控。

电池是和机械工业、化学,还有电子控制相关的领域。电池的核心是电芯,电芯最关键的材料是正极、负极、隔膜和电解液。正极材料为大众熟知的涵盖磷酸铁锂以及锰酸锂,还有钴酸锂和三元、高镍三元。

汽车动力电池的历史并不长,1996年通用公司推出的车型EV-1用的是铅酸电池,这款车型就是现代电动汽车的初始架构。

从铅酸电池到日系混合动力的镍氢电池,再到现在人气最高的锂电池,汽车动力电池的历史只有二十多年的时间。

从新能源乘用车配置的汽车电池看,有三十二款车型用了十七家企业的汽车电池,其中十六家是电池企业,另外一家是长安新能源。可见其他乘用车的汽车动力电池都是外购的,涵盖电芯以及电池组,还有电池管理系统等。

大多数自主品牌汽车主机厂都没有电芯以及电池组的设计能力。

跨国汽车企业,尽管没有自家企业的电芯,但是坚持独立设计生产汽车动力电池组件以及管理系统,为了增强汽车动力电池的关键竞争力。和大部分自主品牌有区别的是,即便不用这家的电芯,其能够换个电芯品牌依然能够设计汽车电池组,关键的技术还是在自家企业手里。

现在的汽车动力电池中,镍氢电池即将被淘汰,铅酸电池依靠保有量在支撑,现在锂电池是最主要的。

数码电子产品对锂电池的安全性要求较低,钴酸锂电池最适合3C产品行业,特斯拉用的就是这种电池,续航能力较强,但是安全性不高。

锰酸锂电池获得汽车动力电池市场最高的占有率,尽管其能量密度不及三元锂以及钴酸锂,但是其他综合性能水平较高。

国内锂电池的发展重心在磷酸铁锂电池,国外动力锂电池领域的核心就是三元锂电池,有着比钴酸锂电池更高的能量密度,成本更低,安全性也更高。可见不一样的汽车公司对于动力锂电池的选择是不同的。

电动汽车电池有哪些种类

纯电动汽车的三大核心技术:电池、电机、电控。

1、电池:动力电池/电动车的“心脏”,为整车提供动力(持续的,稳定的);

2、电机:电动汽车行驶“躯干”,电能转化为机械能,通过传动装置驱动车轮;

3、电控:电动汽车的“大脑”,协调各零部件,使整车达到最佳运行状态。

有了纯电动汽车这三大核心技术的支持,纯电动汽车的技术发展,也会稳步提升。

纯电动汽车发展至今,一直针对核心技术不断提升,而我国的纯电动汽车核心技术一直围绕电池(动力电池作为纯电动汽车的“心脏”,其电量的储存能力,带点能力等一直是我国持续改进的方面),电机(电机作为电动汽车的行驶“躯干”,运用和发展已经非常成熟,纯电动汽车一般用三相电机),电控(电子控制单元作为电动汽车的“大脑”,它的改进一直是重要突破点)发展。

电动汽车动力电池篇知识解析

 电动汽车电池分类

 电动汽车电池可以分为两大类,即蓄电池和燃料电池,蓄电池适用于纯电动汽车,可以归类为铅酸蓄电池、镍基电池(镍-氢电池、镍-金属氢化物电池、镍-镉电池、镍-锌电池)、钠-硫电池、钠-氯化镍电池、二次锂电池、空气电池等类型。

 而燃料电池专用于燃料电池电动汽车,可以分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)等类型。

 1、铅酸蓄电池

 铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源,它也是成熟的电动汽车蓄电池,可靠性好、原材料易得、价格便宜,比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求,但它有两大缺点,一是比能量低,所占的质量和体积太大,且一次充电行驶里程较短,另一个是使用寿命短,使用成本过高。

 2、镍氢电池

 镍氢电池属于碱性电池,镍氢电池循环使用寿命较长,无记忆效应,但价格较高,国外生产电动汽车镍蓄电池的公司主要是Ovonie、丰田和松下的一个合资公司,Ovonie现有80A·h和130A·h两种单元电池,其比能量达75-80W·h/kg,循环使用寿命超过600次,这种蓄电池装在几种电动汽车上试用,其中一类车一次充电可行驶345km,有一辆车一年中行驶了8万多公里,由于价格较高,目前尚未大批量生产,国内已开发出55A·h和100A·h 单元电池,比能量达65 W·h/kg,功率密度大于800W/kg的镍蓄电池。

 3、锂离子电池

 电动汽车锂电池锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池,其独特的物理和电化学性能,具有广泛的民用和国防应用的前景,其突出的特点是:重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。

 在同体积重量情况下,锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍,是镍镉电池的4倍,并且人类只开发利用了其理论电量的20%~30%,开发前景非常光明,同时它是一种真正的绿色环保电池,不会对环境造成污染,是目前最佳的`能应用到电动车上的电池,我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池,至今已取得突破性进展,研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。

 4、钠硫电池

 钠硫电池比能量高,其理论比能量为760W·h/kg,实际已大于100W·h/kg,是铅酸电池的3~4倍,另外可大电流高功率放电,其放电电流密度一般可达200~300mA/mm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量,再一个是充放电效率高,由于用固体电解质,所以没有通常用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应,充放电电流效率几乎100%。

 钠硫电池缺点,主要其工作温度在300~350℃,所以,电池工作时需要一定的加热保温,而高温腐蚀严重,电池寿命较短,已有用高性能的真空绝热保温技术,可有效地解决这一问题,也有性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。

 5、镍镉电池

 镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池,其比能量可达55W·h/kg,比功率超过190W/kg,可快速充电,循环使用寿命较长,是铅酸蓄电池的两倍多,可达到2000多次,但价格为铅酸蓄电池的4~5倍,它的初期购置成本虽高,但由于其在能量和使用寿命方面的优势,因此其长期的实际使用成本并不高。

 其缺点是有“记忆效应”,容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小,须在使用十次左右后,作一次完全充放电,如果已经有了“记忆效应”,应连续作3~5次完全充放电,以释放记忆,另外镉有毒,使用中要注意做好回收工作,以免镉造成环境污染。

新能源汽车动力电池认知

众多周知,传统燃油汽车有三大件,即发动机、变速箱、底盘,这几个核心部件决定了一辆汽车的性能和质量。无独有偶,如今的纯电动车也有所谓的三大件,它们是动力电池、电驱系统、电控系统,

其中动力电池无疑是消费者最关注的零部件,毕竟动力电池的质量、安全、性能以及可靠性,都直接关系到纯电动车的使用体验。特别是今年以来频频发生的电动车自燃,更是让动力电池成为自燃讨论的焦点。

当然,近几年纯电动汽车的市场占有率和用户接受度确实是越来越高,不过目前大部分消费者对动力电池的知识仍然知之甚少。所以,今天我们就来聊聊动力电池的那些事,了解一下它们的分类以及各自的特点。

● 动力电池(蓄电池)的结构组成

目前市面上的纯电动车型几乎都用蓄电池作为动力电池,因此我们不妨对蓄电池的结构进行解析。动力电池是由数个电池单体、CSC信息集系统、电池管理控制单元(BMU)、电池高压分配单元、冷却系统等组成。

电池单体是构成蓄电池的最小单元,由正极、负极、有机电解液等组成。而电池模组是由数个电池单体并联在一起,通过将数个电池组串联在一起组成一个电池单元,再将由数个电池单元串联在一起,就能构成动力电池的总成

而目前市面上的动力电池装车量主要由三元锂电池和磷酸铁锂电池提供,所以下面我们来重点讲解这两种类型的动力电池。

● 什么是三元锂电池

三元锂电池,又称三元聚合物电池,这种锂电池是指正极材料使用镍钴锰或者镍钴铝三元正极材料的锂离子电池。

以最新的动力电池装车量数据来看,2019年1-11月,三元电池累计装车量占总装车量的68.1%,拥有最高的市场份额。

而三元锂电池之所以受到众多车企的青睐,主要是得益于三元锂电池的能量密度较高,能量密度越大,就意味着动力电池的单位体积或重量内存储的电量越多。

一般来说,电池的能量密度越高,纯电动车的续航能力就越高,因此对于追求极力追求长续航里程的新能源车企来说,三元锂电池的续航优势非常有吸引力。

同时,三元锂电池在抗低温性能上也有一定的优势,在同样的低温条件下,相比其它类型的电池,三元锂电池的冬季电量衰减更小,更适合寒冬的北方地区。

而三元锂电池的缺点是稳定性较差,当温度达到250-350℃时容易热失控,在快速充电过程中存在较高的自燃风险,因此三元锂电池对散热性能的要求很苛刻,这对于BMS电池管理系统也有更高的技术要求。

● 什么是磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,它的最大优势是安全性高。目前磷酸铁锂电池的热稳定性是最好的,热失控温度普遍在500度以上,电池自燃的风险很低。

其次,磷酸铁锂电池的循环寿命也比较长,充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,相当于可以用10年之久。除此之外, 磷酸铁锂电池的价格也有一定优势。

不过,由于磷酸铁锂电池的能量密度不如三元锂电池高,目前前者的能量密度平均为130-140Wh/kg,三元锂电池平均为160Wh/kg,因此在续航方面很难与三元锂电池相提并论,这也是为什么用磷酸铁锂电池的纯电动车少的原因。

但随着新能源补贴退坡,甚至补贴全面取消,凭借着价格优势,磷酸铁锂电池或将重新崛起,而在2019年1-11月磷酸铁锂电池累计装车量占总装车量29.5%。

● 什么是氢燃料电池

相比蓄电池,目前十分小众的氢燃料电池是真正意义上“零排放”的清洁能源,它将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。

基本原理就是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阳极,只会产生水和热。

可以说,氢燃料电池的优势不仅仅体现在电池能量转换效率高,而且无污染、无噪声。而从长远的角度来看,氢燃料电池必将是未来动力电池行业的一个重点发展方向。

好比说,最近现代汽车就公布了一个“2025战略”,除了要扩大纯电动车销量,氢燃料电动车也在其销量规划中。此外,像丰田、本田等知名车企也在积极推动氢燃料电池技术的发展。

但现阶段而言,氢燃料电动车的许多问题仍然得不到有效解决,最主要的原因是氢气储存不便,同时目前的造价成本也过高。

● 总结:

目前这几种动力电池都有各自的优势和劣势,现阶段来看,在充电体验不够愉悦的情况下,续航里程依然是电池最关键的一个性能指标,

因此三元锂电池还将是纯电动车市场的主流应用。最后再问一句,那些购买了纯电动汽车的消费者们,您们知道自己的电动车用了哪种类型的动力电池吗?

1.电池与能量储存

将化学能转换成电能的装置称为化学电池,通常简称为电池。电池放电后,能够用充电的方式使内部活性物质再生把电能储存为化学能,需要放电时,再次把化学能转换为电能,这类电池称为蓄电池,一般又称二次电池。

电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明,至1883年发明了氧化银电池,1888年实现了电池的商品化,1899年发明了镍—镉电池,1901年发明了镍—铁电池,进入20世纪后,电池理论和技术处于一度停滞时期。但在第二次世界大战之后,电池技术又进入快速发展时期。首先,为了适应重负荷用途的需要,发展了碱性锌锰电池,1951年实现了镍—镉电池的密封化。1958年Harris提出了用有机电解液作为锂一次电池的电解质,20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑,研究重点转向蓄电池。镍—镉电池在20世纪初实现商品化以后,在20世纪80年代得到迅速发展。

随着人们环保意识的日益增加,铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制,因此需要寻找新的可代替传统铅酸电池和镍—镉电池的可充电电池。锂离子电池自然成为有力的候选者之一,1990年前后发明了锂离子电池,1991年锂离子电池实现商品化,1995年发明了聚合物锂离子电池(用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质),1999年开始商品化。

2.动力电池的作用

动力电池的作用是接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电,并且为电动汽车提供高压直流电。

动力电池是纯电动汽车的核心部件,也是新能源汽车上价格最高的部件之一。动力电池的性能好坏直接决定了这辆车的实际价值。

应用在电动汽车上的储能技术主要是电化学储能技术,即铅酸、镍氢、锂离子等电池储能技术。作为电动汽车的动力源,动力电池技术是电动汽车的核心技术,更是电气技术与汽车行业的关键结合点,一直制约着电动汽车的发展。近年来,随着电动汽车动力电池技术的研发受到各国能源、交通电力等部门的重视,电池的多种性能得到了提高,如我国就在锂离子电池技术方面取得了突破性进展。

动力电池一旦失效,车辆就会处于瘫痪状态。动力电池属于高压安全部件,内部机构复杂,工作时需要很苛刻的条件,任何异常因素都将导致动力被切断,因此对动力电池的诊断与测试就需要丰富的动力电池的基础技术知识,对动力电池组的更换更需要专业规范的操作。

3.动力电池的类型

新能源汽车上所使用的动力电池种类繁多,外形差别较大,按其工作性质和使用特征的不同,可分为一次电池、二次电池、储备电池和燃料电池等。其中储备电池和燃料电池属于特殊的一次电池。

(1)一次电池(原电池)

一次电池是放电后不能用充电的方法使它复原的电池。这种类型的电池只能使用一次,放电后电池只能被遗弃。这类电池不能再充电的原因,或是电池反应本身不可逆,或是条件限制使可逆反应很难进行,如锌锰干电池、锌汞电池、银锌电池。

(2)二次电池(蓄电池)

二次电池是放电后可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电,且可反复多次循环使用的电池。这类电池实际上是一个化学能量储存装置,用直流电将电池充足,这时电能以化学能的形式储存在电池中,放电时,化学能再转换为电能,如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池等。

(3)储备电池(激活电池)

储备电池是正、负极活性物质和电解液不直接接触,使用前临时注入电解液或用其他方法使电池激活的电池。这类电池的正、负极活性物质化学易变质或自放电,因与电解液的隔离而基本上被排除,从而使电池能长时间储存,如镁银电池、钙热电池、铅高氯酸电池。

(4)燃料电池(连续电池)

燃料电池是只要活性物质连续地注入电池,就能长期不断地进行放电的一类电池。它的特点是电池自身只是一个载体,可以把燃料电池看成是一种需要电能时将反应物从外部送入的一种电池,如氢燃料电池。

需要说明的是,上述分类方法并不意味着某一种电池体系只能分属一次电池、二次电池、储备电池或燃料电池。某一种电池体系可以根据需要设计成不同类型的电池。如锌银电池,可以设计成一次电池,也可以设计成二次电池或储备电池。

目前电动汽车上二次电池的主要类型有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池。

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