动力电池基础知识普及
动力电池是纯电动汽车的唯一能量来源,同时也是整车成本较高的一个关键动力总成部件。
自电动汽车诞生以来,铅酸电池、镍氢电池以及锂电池等具有较为广泛的应用。
1)最早应用于电动汽车上的是铅酸电池,并且在较长的一段时间内都是电动汽车的主要能源方案,其主要特点是原材料易得、安全耐用、价格低廉,并且技术较为成熟。
尤其是20 世纪70 年代以后,密封免维护铅酸电池的出新极大提升了性能水平和使用方便程度,在市场中占据了较大的份额。
但是比能量和比功率低是铅酸电池的最大缺点,能量密度大概在35Wh/kg 左右,一般400 次左右的循环寿命也在一定程度上制约了铅酸电池的应用。
目前虽然在电动汽车市场上仍有应用,但一般都是局限在对整车性能水平要求不高且注重成本的车型上,如电动自行车以及一些场地用车等。
2)镍氢电池的比能量和比功率均在一定程度上优于铅酸电池,但其价格是同容量铅酸电池的5~8 倍,特性与镍镉电池相似,但不存在镍镉电池的重金属污染问题。
快速充电和深度放电的性能较好,效率较高,且无需维护,目前主要是在混合动力汽车中应用较多。
不过镍氢电池自放电率较高,且对环境温度较为敏感,尤其是单体电压较低约为 1.2V 左右,对于纯电动汽车来说,往往需串联大量的电池才能满足其高压系统需求,所以在纯电动汽车上的应用相对较少。
3)锂离子电池与其他电池相比,在单体电压、容量、比功率方面具有较大的优势,且可进行大电流充放电、循环充放电性能好、较为安全,目前在纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车上均有应用。
随着锂电池材料技术以及加工工艺的进一步发展,已逐渐成为国内外电动汽车用动力电池的首选方案。
三类主要电池的性能对比
锂离子动力电池的基础知识
锂离子电池本质上也是一种“摇椅式电池”,其体系较为复杂,主要由正极、负极、隔膜、电解液以及电池外壳等构成。
根据锂离子电池正极材料的不同,主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料(镍钴锰)等几类,各种类型锂离子电池的性能比较见下表示。
各类锂电池的市场情况介绍:目前,锂离子动力电池的应用体现了多种材料体系共同发展的一种局面,日韩两国侧重以改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料为正极材料,如丰田和松下合资成立的Panasonic EV 能源公司、日立、索尼、NEC、三星以及LG 等。
美国主要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力型锂离子电池,如A123、Valence 公司等,但美国的主要汽车厂家在其PHEV 与EV 中也有选择锰基正极材料体系的动力型锂离子电池。
而德国等欧洲国家则主要采取和其它国家电池公司合作的方式发展电动汽车,如戴姆勒奔驰和法国Saft 联盟、德国大众与日本三洋协议合作等。
目前德国的大众汽车和法国的雷诺汽车在本国政府的支持下也正在研发和生产动力型锂离子电池。
中国国内的锂电池市场情况:从原材料资源及成本方面,磷酸铁锂具有较大的优势,同时,磷酸铁锂电池具有较好的热稳定性及安全性因而成为我国电池产业化的一个重要选择和方向,包括北大先行、天津力神、比克国际、万向、比亚迪等均具备了较强的生产和研发能力。