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新能源电动汽车电池性能对比

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  • 发布时间:2017/12/20 17:57:59
  • 作者:ly_yinhe

  目前车载电池主要有铅酸电池、镍氢电池和锂电池。镍氢电池技术成熟,成本较低,使用安全,是目前全球唯一商品化和规模化的车载电池产品。而锂电池,被认为是目前综合性能最好的电动汽车电池,但量产技术和成本有待改进。铅酸蓄电池和大功率镍氢动力电池的技术及应用较为成熟。铅酸蓄电池成本低廉、技术成熟,制造企业的盈利能力偏低。除了在电动自行车上广泛应用之外,主要应用于大型电动车辆。镍氢动力电池造价较高,应用集中在小型高档混合动力电动汽车领域。当今混合动力电动汽车市场份额最大的丰田公司即采用大功率镍氢电池方案。锂电池具有轻巧方便、比能量高、比功率高、高效环保等优点,已是公认的未来汽车动力电池的不二之选。

  但考虑安全性、输出功率、成本等问题,车用锂动力电池仍处于产业起步期。我们估计满足性能要求及市场需求的成熟锂动力电池仍需至少两年左右时间。解决锂动力电池市场化的技术关键在于合适的电池正极材料。现有成熟材料钴酸锂存在安全性及成本方面的缺陷,替代选择磷酸铁锂、锰酸锂等材料发展迅速,但其比能量导电性均较弱,新材料性能稳定性及电池输出功率等方面的问题仍然亟待解决。

各类动力电池参数对比

电池种类 比能量 /(Wh/kg) 比功率/(W/kg) 循环寿命/次 能量密度/(Wh/L) 价格/(元/kWh))
锂电池 75~140 300~400 1500 170~250 3380~4060
镍氢电池 50~70 180~250 1500~2000 135~150 2030~2700
镍锌电池 70~85 170~220 300~400 - 1010
镍铁电池 50~60 160~200 800~1000 - 1350
镍铬电池 50~60 160~200 1000 80~110 880
锌空气电池 180 150 1 - 680~1010
铝空气电池 200 100 1 250 680~1010
铝酸电池 35~50 100~150 500~800 65~90 540
超级电容器 5 >3000 50万~100万 3380~4060 -

  锂电池正极是含锂的过渡金属氧化物,如LiMn2O4;负极是碳素材料,如石墨。电解质是含锂盐的有机溶液。由于锂电池不含任何贵重金属,原材料便宜,如成品率有效提升,量产后将成为最便宜的电池、最具推广价值。作为大功率电动汽车动力电池组,锂电池有突出的优点:

  1. 比功率高。锂电池的平均工作电压为3.6V,是镍镉和镍氢电池工作电压的3倍,单位重量电池能释放更高功率。

  2. 比能量高。锂电池比能量目前可达140Wh/kg,远高于镍氢及铅酸电池,单位重量能存储更多能量。

  3. 循环寿命长。目前锂电池循环寿命已达1000次以上,在低放电深度下可达几万次,性能领先。

  4. 自放电小。锂电池月自放电率仅为6%~8%,低于镍镉电池(25%~30%)及镍氢电池(30%~40%)。

  5. 无记忆效应。可以根据要求随时充电,不会降低电池性能。

  6. 对环境无污染。锂电池中不存在有害物质。

  虽然锂电池拥有诸多优点,但目前量产工艺仍难以达到电池一致性标准,成品率低,成本过高。

  综上所述,锂电池具有长寿命、小体积、无污染、高安全性(铁锂电池)等优点,是未来研究的重点和新型动力电池力量。虽然正极材料和电池生产短期内还不够成熟,但长期来看将是新能源汽车中的主要动力电池品种。根据预测,动力锂电池将在2020年达到200亿美元的市场规模,年均成长速度50%。

  智能电网的智能供电,需要大量的储能系统,而电动汽车的动力电池成为分布式储能系统,效率可达90%。据报道,90%以上的车辆95%的时间处于停驶状态,如果通过V2G(车辆到电网)充放电技术把这些闲置不用的电能充分利用起来,将可降低用电量的峰谷差值,避免电能的浪费。如果按照1000万辆纯电动车进行估算,储电能力可达2亿kWh,而2015年国内平均每天的用电量在100亿kWh,极限节电效果可以达到4%。