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介紹電動車電池的真實(shí)面目

鋰電聯(lián)盟會長 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-10-26 15:24 ? 次閱讀
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說起電動車,大家都知道它是不通過燃燒汽油來驅(qū)動汽車。但是你們知道這些電動車是靠什么樣的電池來驅(qū)動汽車?這些電池有什么優(yōu)缺點(diǎn)?

目前而言,電動汽車電池主要包括鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、鋰電池、鈉硫電池、鎳鎘電池等多種傳統(tǒng)電池,當(dāng)然還有代表未來科技的燃料電池以及新型的液態(tài)電池等,它們因性能的不同導(dǎo)致優(yōu)缺點(diǎn)差異頗大。現(xiàn)在我們將通過這篇文章來介紹電動車電池的真實(shí)面目。

一、磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰也是鋰離子電池當(dāng)中的一種。相對鉛酸電池,磷酸鐵鋰電池充放電效率要高一些。

它的主要優(yōu)點(diǎn)是安全性能高、使用壽命長、高溫性能好、大容量、無記憶效應(yīng)、重量輕、環(huán)保。一般的鉛酸電池電池使用年限為1到1.5年,而磷酸鐵鋰電池理論壽命將達(dá)到7—8年。它還可以隨充隨用,不需要放完電在充電。最大的優(yōu)勢是它不含有任何重金屬,完全無毒。

它的缺點(diǎn)是能量密度較低,材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。不過它的好處顯然大于它的缺點(diǎn)。

它主要應(yīng)用車型為比亞迪唐、騰勢電動車、東風(fēng)風(fēng)神E30、江淮和悅iEV4、通用賽歐Springo、長安逸動純電動、榮威550Plug-in等。例如:比亞迪秦的純電動行駛里程為70km,磷酸鐵鋰電池組容量為13kWh。比亞迪唐的電池容量肯定會大于13kWh。比亞迪唐的電池采用的是比亞迪擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的磷酸鐵鋰電池。騰勢電動車該車搭載容量為47.5kWh的磷酸鐵鋰電池,續(xù)航里程為300km。

二、鋰電池

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早發(fā)現(xiàn)鋰電池的是偉大發(fā)明家愛迪生,主要通過氧化還原反應(yīng)來充放電。

它的主要優(yōu)點(diǎn)是能量比較高、使用壽命長、額定電壓高、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。它的最大使用的壽命在6年以上,它在使用中不產(chǎn)生任何的有害物質(zhì),并且不需要消耗水。在能量和重量上也遙遙領(lǐng)先于其他的電池,成為現(xiàn)在主流的電動車電池。

它的缺點(diǎn)是安全性差、不能大電流放電、價(jià)格昂貴、生產(chǎn)要求條件高、成本高、使用條件有限制、高低溫使用危險(xiǎn)大。例如采用鋰電池的特斯拉也曾因?yàn)殇囯姵囟^火。

目前使用的主要車型是特斯拉ModelS、福特??怂笶V、日產(chǎn)聆風(fēng)等。例如:福克斯電動版采用的是平板型鋰電池組,這套電池組將能為??怂闺妱影鎺泶蠹s160km的航程。特斯拉ModelS的電池組包含了近7000個(gè)鋰電池電芯,組成了16個(gè)獨(dú)立電池模塊,內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

三、鎳氫電池

鎳氫電池是正極活性物質(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性蓄電池。鎳氫電池是在1960年發(fā)展起來的新型綠色電池,它的創(chuàng)始人是自學(xué)成才的斯坦福。

它的主要的優(yōu)點(diǎn)是它可以適應(yīng)大電流放電,對于需要較大功率輸出要求的場合比較適用。它的能量密度較大,增加了續(xù)航的里程。鎳氫電池放出的電比較平穩(wěn),發(fā)熱量較小。

它主要的缺點(diǎn)是具有“記憶效應(yīng)”,即電池在循環(huán)充放電過程中容量會出現(xiàn)衰減,而過度充電或放電,都可能加劇電池的容量損耗。因此對于廠商來說,鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會主動避免過度充放電,如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi),以降低容量衰減速度。

目前主要運(yùn)用的車型是豐田普銳斯、通用EV1。例如:豐田普銳斯所使用的鎳氫電池壽命可達(dá)百萬公里,這項(xiàng)成績已經(jīng)通過普銳斯出租車運(yùn)營得到了驗(yàn)證。通用EV1是通用的第一輛電動汽車。一次充電最大平均的行駛里程為144km左右,在動力上也毫不羸弱。

四、高鐵電池

目前國際上研發(fā)的鐵電池主要有兩種:一種是高鐵電池;一種是鋰鐵電池(磷酸鐵鋰電池)。高鐵電池是以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽,可作為高鐵電池的正極材料來制作能量密度大、體積小、重量輕、壽命長、無污染的新型化學(xué)電池。由于技術(shù)問題,現(xiàn)在國際上高鐵電池基本被視為禁區(qū)。

它的主要的特點(diǎn)是體積小、重量輕、壽命長、無污染。放電時(shí)輸出的電壓平穩(wěn),能儲層大量的電量。電池完全無污染,不需要回收。尤其是制作它需要的鐵鋁材料,非常豐富。

它的主要缺點(diǎn)是高鐵電池生產(chǎn)過程中對工藝要求非常高,如果把握不好,電池肯定會出現(xiàn)很多小問題,并且高鐵電池的價(jià)格也不菲。

它的主要的應(yīng)用車型:比亞迪e6、比亞迪F3DM。例如:比亞迪e6采用的高鐵電池經(jīng)過高溫、高壓、撞擊等試驗(yàn)測試,安全性能非常好,短路爆炸機(jī)會不高。在能量補(bǔ)充方面,e6可使用220V民用電源慢充,快充為3C充電,15分鐘左右可充滿電池80%。它的總行程能達(dá)到300km。而比亞迪F3DM的純電動續(xù)航里程達(dá)100公里,多次的實(shí)驗(yàn)表明它搭載的高鐵電池容量高,安全性好。

五、電容電池

它通過極化電解質(zhì)來儲能,屬于雙層電容的一種。由于其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此這種儲能過程是可逆的,正因?yàn)榇?a target="_blank">超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。

它的優(yōu)點(diǎn)是其反復(fù)充放電達(dá)數(shù)十萬次(傳統(tǒng)化學(xué)電池只有幾百至幾千次),壽命上要比化學(xué)電池高出很多;超級電容在充放電時(shí)的功率密度極高,瞬間可放出大量電能,可滿足車輛更加寬泛的電力需求;工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳,通常室外溫度在-40℃-65℃時(shí),其都能穩(wěn)定正常工作(傳統(tǒng)電池一般為-20℃~60℃)。

它的最大的缺點(diǎn)是能量密度很低。所謂的能量密度就是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中所儲存能量的大小。比如我們經(jīng)常使用的5號充電電池,如果其毫安時(shí)越大,就代表它的能量密度越高。可以說,超級電容相比鋰離子電池較低的能量密度,限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前他的主要的運(yùn)用是在車輛啟動系統(tǒng)、軍事及少量公交車輛,至于是否可作為家用車動力電源使用,還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。例如:在馬自達(dá)阿特茲上的i-ELOOP(制動能量回收系統(tǒng))上使的儲能裝置就是電容電池。

六、燃料電池

燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,像一個(gè)蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。

它主要的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化效率高,安裝地點(diǎn)靈活,負(fù)荷響應(yīng)快,運(yùn)行質(zhì)量高;具有很強(qiáng)的過負(fù)載能力等。它的缺點(diǎn)是燃料電池造價(jià)偏高、碳?xì)淙剂蠠o法直接利用、氫氣儲存技術(shù)受限、氫燃料基礎(chǔ)建設(shè)不足等。

主要的應(yīng)用車型是在日本本田FCV,豐田Mirai。他們的注入燃料的時(shí)間只需要3分鐘,續(xù)航里程上一般能都達(dá)到了700km左右。現(xiàn)在的日本正在大力的扶持燃料電池,前景不錯(cuò)。

電動車的電池是電動車發(fā)展的核心部分。從上面文章中我們也看到,電動車電池的種類很多,每個(gè)每個(gè)種類都有自己的優(yōu)劣勢。

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原文標(biāo)題:詳解主流的幾大“動力電池”

文章出處:【微信號:Recycle-Li-Battery,微信公眾號:鋰電聯(lián)盟會長】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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