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新能源技术的心脏汽车电池技术介绍

发布日期:2011-12-13 来源:汽车点评网 浏览次数:6496
中国汽车配件社区网讯:内燃机汽车的心脏是动力系统,但是新能源车的心脏则是电池系统,因为电池系统的优劣直接关系到车的行驶里程、使用便利性等等情况,而目前新能源动力车型最大的技术瓶颈也恰恰限制在了电池系统上,比如充电时间、充电效率、能量密度以及体积、材质、安全或者质量等等。
镍氢电池

镍氢电池是20世纪90年代发展起来的一种新型电池,它的正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质则由氢合金支撑,属碱性电池。镍氢电池具有高比能量、高功率,适合大电流放电、可循环充放电、无污染,属于一种绿色能源,目前很多新能源动力车型所使用的电池组都会选择镍氢电池。

大众的Hybrid版途锐所使用的电池即为镍氢电池

镍氢电池的特点:

镍氢电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用等诸多特性,与铅酸蓄电池相比,镍氢电池具有比能量高、质量轻以及循环寿命长等特点,同时还具有一下特点:

1、比功率高,目前商业化的镍氢电池功率可以达到1350W/kg;

2、循环次数多,目前应用在电动车辆上的镍氢动力电池组,80%放点深度循环可以达到1000次以上,为铅酸电池的三倍以上,100%DOD循环寿命也在500次以上,在混合动力的汽车上可以使用五年以上;

3、无污染,镍氢电池不含铅、镉等对人体有害的金属;

4、耐过充过放,无记忆效应;

5、使用温度范围大,正常使用温度范围在-30~50℃,存储温度范围-40~70℃

6、安全,可以抵抗短路、挤压、针刺、跌落、加热、震动等情况,且不会发生爆炸或者燃烧现象。

锂离子电池

锂离子电池最早在1990年由日本的索尼公司推向市场,是目前世界上最新一代的充电电池系统,与其它电池想比,其有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、更快的充电、自放电率低一级工作温度范围款和安全等优势,相比较镍氢电池,混合动力汽车采用锂离子电池,可是电池系统的质量下降40%~50%、体积减小20%~30%,能源效率也有提升。

锂离子电池工作原理(磷酸铁锂电池其实只是锂离子电池的一个分支)

锂离子电池按照不同的正极材料可以分为锰酸锂离子电池、磷酸铁离子电池以及镍钴锂离子电池(镍钴锰离子电池)等,大多数新能源车型所使用的第一代锂离子电池均为锰酸锂离子电池,其成本更低、安全,但是循环寿命欠佳,同时在高温状态下循环寿命短,甚至在高温状态下会出现锰离子溶出现象,而现在大多数新能源车型所使用的第二代电池组为磷酸铁离子电池,也是未来锂离子电池的发展方向所在。

锂离子电池优点

1、工作电压高,其工作电压为3.6V,是镍氢、镍镉电池工作电压的3倍;

2、比能量高,其比能量达到150Wh/kg,是镍镉电池三倍,镍氢电池1.5倍;

3、循环寿命长,其循环寿命可以达到千次以上,在低放电深度下可以达到几万次,超过了其它几种二次电池;

4、自放电率低,锂离子电池的自放电率仅为6~8%,远低于镍镉电池和镍氢电池。

5、无记忆性、无污染、随意塑形。

锂离子电池缺点

1、成本高,主要是正极材料的LiCoO 的成本高,但按单位瓦时的价格来计算的话,其实已经低于镍氢电池,与镍镉电池持平,但高于铅酸蓄电池。

2、必须有特殊的保护电路,以防止过充现象。

燃料电池

燃料电池(Fuel Cell,FC)是一种化学电池,它直接把物质发生化学反应时释放的能量转化为电能,工作时需要连续地向其供给活物质(起反映的物质)——燃料和氧化剂。犹豫它是把燃料通过化学反应释放出的能量变成电能,所以成为燃料电池。燃料电池的发展是以电化学、电催化、电极过程动力学、材料科学、化工过程和自动化等学科为基础的,而最早的燃料电池在1839年格洛夫使用电解水产生的氢气和氧气而制造出了最早的燃料电池。

燃料电池优缺点

其实根据燃料电池车的工作原理来说,其所谓的燃料电池其实就好象串联式混合动力车的工作原理,其燃料电池并不是纯粹意义上的电池,而是一个输送电能的“发动机”,其将化学能转化为电能后输送给电池,尔后再将电能输送给电动机,或者其实称它为串联式混合动力车也未尝不可,但是它的优点却更多:

1、比如它的能量转换的效率更高。过氢氧化和作用将其所释放的化学能转变为电能,而不通过热机过程,也不受卡诺循环的限制;

2、无污染。其排放物仅为可食用的纯净水,或者说开车不需要带太多的饮用水了。

3、结构简单。燃料电池车(质子交换膜燃料电池)的电池模块是一种积木化的结构,使得电池组的组装以及维护都非常方便,同时因为其工作为误解些运动部件,以及工作中只会产生水,所以其在运行中的噪音也会更低。

4、氢能源来源充分。氢是一种来源非常广泛的能源,且是一种可再生资源,比如可以通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行重整制氢、光解水制氢等方法得到氢气。

不过缺点同样存在,其成本与其它新能源动力一样会非常高,同时对氢的纯净度要求非常高,以及因为氢属于活性物质,所以对于其储存器具的要求也颇为严苛,致使其在科技含量以及成本上都不会比其它新能源动力低,而这些也正是制约燃料电池发展的主要瓶颈,虽然奔驰汽车在燃料电池方面有着不错的发展,但是其瓶颈则依然卡在了电池能量密度、制造成本等问题之上。

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