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    電池知識

    新能源汽車電池簡析及未來技術展望

    來源:寶鄂實業    2019-10-17 22:20    點擊量:
    隨著我國新能源汽車銷量的不斷增加,以及電池技術的不斷更新。作為新能源汽車的心臟,動力電池由于原材料的不同也分為不同的類型。如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池等,由于各自的優勢,在汽車工業發展的一定階段得到了廣泛的應用。目前市場上主流的動力電池是鋰電池。那么,鋰電池的優缺點是什么呢?未來電池技術將如何發展?
     
    為什么磷酸鐵鋰電池是安全的?
    磷酸鐵鋰電池是鋰電池的一種。目前,比亞迪E6、北汽EV160、騰世等部分電動車生產企業將其作為汽車的動力源。目前,磷酸鐵鋰電池的熱穩定性是汽車鋰電池中最好的。當電池溫度在500-600℃時,內部化學成分開始分解,而屬于同一鋰電池的鈷酸鋰電池內部化學成分在180-250℃時已經處于不穩定狀態。也就是說,在鋰電池中,磷酸鐵鋰電池的安全性是首屈一指的。正因為如此,它已成為電動汽車電池的主要類別之一。
    為什么特斯拉青睞三元鋰電池?
     
    特斯拉S型三元鋰電池的重量能量密度約為200wh/kg,而磷酸鐵鋰電池的能量密度約為150wh/kg,這意味著相同重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池具有更長的續航時間。然而,當三元鋰電池溫度為250-350℃時,其內部化學成分開始分解,對電池管理系統提出了更高的要求。以特斯拉S型為例,整車配備了7000多塊18650三元鋰電池。電池管理系統需要監控每個電池的使用狀態,這無疑增加了電池管理系統的控制難度。
    燃料電池是一種將化學能轉換成電能的發電裝置,而不是所謂的“電池”。其能源主要取決于燃料和氧化劑的連續供給,能量轉換效率高,無污染,壽命長,運行穩定,被業界公認為未來汽車的最佳能源。
    新電池技術展望:物理電池
    物理電池是指依靠物理變化來提供和儲存電能的電池的總稱,如“瞬間充滿電的超級電容器”和“比功率為5000-10000w/kg的飛輪電池”,它們是物理電池家族的成員。
    一。超級電容器
    超級電容器是介于傳統電容器和蓄電池之間的一種供電元件。其功率密度高達300-500w/kg,是普通電池的5-10倍。它主要依靠雙電層和氧化還原偽電容電荷來儲存電能,不發生化學反應,因此被歸類為物理電池。與化學電池相比,超級電容器有三個明顯的優點:
    ①重復充放電次數為10萬次(傳統化學電池只有幾百到幾千次),使用壽命遠高于化學電池;
    ②超級電容器在充放電過程中功率密度很高,能瞬間放電大量電能,能滿足車輛更廣泛的功率需求;
    ③工作環境適應性較好。一般情況下,當室外溫度為-40℃~65℃時,能穩定正常工作(傳統電池一般為-20℃~60℃)。
    2.飛輪電池
     
    飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池,它利用飛輪轉動時產生的能量原理進行充放電。著名的“保時捷911 GT3混合動力車”和“保時捷918 Spyder”是當今四款車中的一款,兩個前輪上都裝有飛輪電池。飛輪技術將制動收集的動能轉化為電能,并將電能儲存在飛輪中。在加速過程中,能量會轉移到前輪上,從而提高內燃機的加速性能,降低油耗。
    隨著新能源汽車的發展,電池作為重要部件之一,能量密度在不斷提高。中信國安盟固利新能源科技有限公司研究院副院長劉正耀表示:“電池革命的關鍵在于材料,三元材料將成為主流的正極材料體系,石墨與軟碳、硬碳等具備不同特性的負極材料混合應用也將成為負極材料的主流體系。另外,石墨烯在我國已經開始進入中期試驗階段,量產后會大幅度提高電池的能量密度水平及壽命。”
      同樣,電池專家肖成偉也表示:“動力電池向著高能量密度的趨勢發展。從安全性角度考慮,磷酸鐵鋰電池要優于其他種類電池,而且它在中國應用的數量也是最大的;從正極材料來講,磷酸鐵鋰材料不僅是研究關注的重點,也是產業化的重點。另外,大家都希望把能量密度達到300Wh/kg電池實現批量化應用,那么就可以將高鎳材料與石墨類材料匹配,同時與薄型改性的隔膜涂層結合,逐步做到300Wh/kg;從負極材料來講,石墨類的材料現在已經是很成熟的產品,未來則以硅碳作為研發重點。