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电动汽车电池

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  • 发布时间:2013/11/12 16:35:36
  • 作者:银河电气

  作为电动汽车的核心部件,电动汽车电池一直是电动汽车发展的一个难题。目前适用于纯电动汽车的包括燃料电池和蓄电池,但是目前的技术能力,电动汽车的里程不足、电池寿命不足等问题还是影响电动汽车发展的主要因素。高效、洁净、兼容可再生能源技术、噪音低、启动迅速等将成为电动汽车电池发展的发展方向。

电动汽车电池分类

01铅酸蓄电池

  铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池,目前约有8%~90%的采用率。它可靠性好、原材料易得、价格便宜;比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点;一是比能量低,所占的质量和体积太大,且一次充电行驶里程较短;另一个是使用寿命短,使用成本过高。

02镍氢蓄电池

  镍氢蓄电池和镍镉蓄电池一样,也属于碱性电池,其特性和镍镉蓄电池相似,不过镍氢蓄电池不含镉、铜,不存在重金属污染问题。目前生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie公司,它现有80A•h和130A•h两种单元电池,并由此构成30kw•h和50kw•h两种规格的电池。其比能量达75-80W•h/kg,比功率达160-230W/kg,循环使用寿命超过600次。这种蓄电池曾装在几种电动汽车上试用,其中一类车一次充电可行驶345km,有一辆车一年中行驶了8万多公里。由于价格较高,目前尚未大批量生产。估计随着镍氢蓄电池技术的发展,其比能量可超过80w•h/kg,循环使用寿命可超过2000次,远景价格可降至150美元/Kw•h。通用汽车公司已把它作为今后几年电动汽车优先考虑蓄电池。

02钠硫蓄电池

  钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车菩电池,美国福特汽车公司的Mnivan电动汽车就是使用钠硫蓄电池的。它已被美国先进电池联合体(USMABC)列为中期发展的电动汽车蓄电池,德国ABB公司生产的B240K型钠硫蓄电池,其质量为17.5kg,蓄电量19.2Kw•h;比能量达109W•h/kg,循环使用寿命1200次,装车试验时最好的一辆车无故障地行驶了2300km。钠硫蓄电池主要存在高温腐蚀严重,电池寿命较短。性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。

04锂电池

  锂电池的种类繁多,常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚合物固体电解质电池等,锂离子电池比能量的理论值为570W•h/kg,它目前达到的性能指标是:比能量为100w•h/k8,比功率200w/kg,循环使用寿命为1200次,充电时间2-4小时。

05锌空气电池

  锌空气电池的潜在比能量在200w•h/kg左右。美国DEMI公司为电动汽车开发的锌空气电池的比能量已达160W•h/kg左右,但它目前尚存在寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电等缺点。美国的CRX电动汽车装的就是锌空气电池,该车为弥补它的不足,还装有镍镉蓄电池以帮助汽车起运和加速CRX车的锌空气电池组质量为340kg,充足电后可存储45kw•h的能量,同时装备CRX的重达159kg的镍锡蓄电池充足电后有4kw•h能量。充电12分钟可使CRX电动汽车行驶65km,充电一小时则可行驶160km。

06飞轮电池

  飞轮电池是90年代才提出的新概念电池,它突破了化学电池的局限,用物理方法实现储能。众所周知。当飞轮以一定角速度旋转时,它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能,就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机,充电时该电机以电动机形式运转,在外电源的驱动下,电机带动飞轮高速旋转,即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能;放电时,电机则以发电机状态运转,在飞轮的带动下对外输出电能,完成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池公出电的时,飞轮转速逐渐下降,飞轮电他的飞轮是在真空环境下运转的,转速极高(高达200000r/min),使用的轴承为非接触式磁轴承。据称,飞轮电池比能呈可达150W•h/kg,比功率达5000-10000W/kg,使用寿命长达25年,可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车,一次充电可行驶600km,由到96km/h加速度时间为6.5秒。

07燃料电池法

  燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过程,不受热力循环限制,故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%,实际效率已达60%~80%,是普通内燃机热效率的2—3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC),它以纯氢为燃料,以空气成龙为氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上,加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车。载客20人,可行驶160km/h,最高速度72.2km/h。德国奔驰汽车公司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。
站在下一世纪主导工业的角度,汽车工业围绕着带领能源如关不利污染二个方面,从车身轻量化、铝合金发动机、钢混合燃料发动机、可充电电池电动汽车等角度看来,各大汽车展开了激烈的竞争,本文着重介绍国外电动汽车电池的近况。

锂电池作为电动汽车的优势

  世界上第一辆使用锂离子电池的汽车是梅赛德斯-奔驰2009款的S400混合动力车,越来越多的其他汽车制造厂商也开始做同样的事情。据了解,近10年内全球电动汽车中约86%将釆用锂离子电池为电力供应。
锂电池是电动汽车核心动力电池。相比发展成熟的铅酸蓄电池,锂离子电池的单位重量储能高,价格也不昂贵,基本无毒。因此现在的新能源汽车普遍倾向于采用磷酸铁锂和锰酸锂电池。
锂离子电池的主要优点:
  1、能量比较高。具有高储存能量密度,目前已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;
  2、使用寿命长,使用寿命可达到6年以上;
  3、额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V);
  4、具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速;
  5、自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,目前一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;
  6、重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6;
  7、高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;
  8、绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
锂电池所面临的技术难题有:
  1、锂电池的安全性。锂电池起火、燃烧甚至爆炸的隐患目前仍无法完全消除。
  2、锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。
  3、生产要求条件高,成本高。

  电动汽车以电力驱动,行驶无排放(或低排放),噪音低,能量转化效率比内燃机汽车高很多,同时电动汽车还具有结构简单、运行费用低等优点,安全性也优于内燃机汽车。一旦电动汽车电池解决技术瓶颈,将很快取代内燃机汽车成为人们的主要的出行工具。


参考阅读:

      产品应用WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验

      站外阅读:全球电动汽车动力电池技术发展分析

      作者:hb_yinhe

      湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc/


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