定制热线: 400-678-3556

电池知识

温度对锂离子电池性能影响有哪些方面呢?

来源:宝鄂实业    2019-05-04 21:52    点击量:
此次两款酿祸的两款车型分别为特斯拉Model S 90D与纳智捷EV MPV,两款车型都是使用18650锂离子电池,并由数百甚至数千颗18650电池串并联组成电池组,作为车辆的动力来源。
  锂离子电池的特性与电池组的关键技术
  锂离子电池之所以能够脱颖而出,成为众多车厂开发电动车所用之动力来源,优点自然不胜枚举,包括开路电压高、能量密度高、续航力强,自放电低、使用寿命较长等等,但是锂离子电池要达成如此多的优点,内部的材料与制程就是关键。
  锂离子电池为了达到前文所述的优点,其内部的材料及制程必然相当复杂,可能包括数种高分子化学材料或配方,所以特性难以掌握,因此各厂家对于电池的外部强度,及充放电的控管都必须有相当的要求,因此每一块出厂的锂离子电池都会标明充放电的规格,以增加电池在使用上的安全性。
  许多车厂通过紧密排列18650电池的方式组成电池组,以作为车辆的动力来源,因此每一颗电池的充放电监控都有其必要性,因为只要电池组内其中一颗电池异常,就会有摧毁整个电池组的可能性。
  温度对于锂离子电池的影响
  温度对锂离子电池性能影响也非常大,因为锂离子电池的充放电是锂离子经由电解液在电池的正负极嵌出嵌入的过程,而电极与电解液的活性与环境温度有关,这也是为什么锂离子电池在工作温度上有所限制的原因,一般锂离子电池工作温度为-20度到60度。
  电池在充放电的过程中,势必会引发电池内部材料产生化学反应并释放出热量,因此各车厂都致力于车辆行驶或充电时电池组热交换的研究,以确保电池在使用上能够保持在正常的工作温度范围内,增加电池的充放电效率与使用的安全性。
  如果电池组的散热不佳,使电池热量累积速度大于散热速度,温度就会逐步升高,进而不可收拾。这种电池自行加热,温度骤升的现象,称为热失控,将导致电池内不可逆反应的发生,甚至产生电池起火或是爆炸的风险。
  外力冲击对于电池安全性的影响
  锂离子电池的内部为易燃的高分子材料,为确保其安全性,电池厂家都会在电池内设有精密的电路装置,以保护锂离子电池的充放电。而在外部方面也会使用高强度的外壳包覆电池材料与电路装置。
  但是当较大的外力,例如撞击、压碎,使异物穿入电池内部或破坏电路装置时,就可能会有电池内部瞬间局部短路的情况发生,进而造成电池升温或是产生爆炸的风险。因此许多厂家也都在致力研究如何保护锂离子电池组不受外力影响,又同时能兼顾到散热的设计。
  提升电动车效率与安全性的良方:
  BMS电池管理系统
  这次的特斯拉自燃意外,所幸车内预先警示充电系统异常,而没有造成人员伤亡,得归功于目前的电动车在充放电方面都有BMS电池管理系统(Battery Management System)加以监控,其机制为侦测电池组内每一块电池的温度与电量,将信息反馈给电脑,以实现行驶或充电时的安全性。
  良好的电池管理系统不只能够使电动车的安全性提升,甚至可以更有效率的使用电池组中的电池,使电动车的效率更加提升,并延长电池组的使用寿命。因此电池管理系统的开发也成为各车厂努力的目标。
  1.产能急剧扩张,高端不足低端过剩

动力电池是新能源汽车的核心部件和动力源泉,在新能源汽车产业链上占据着重要的位置,更容易激发全社会的投资热情。据不完全统计,2015年动力电池环节计划投资资金近千亿元,但更为骇人的是2016年上半年54家企业发布了总额1160亿元的投资扩产计划。锂动力电池投资热情如此高涨,可能会导致两方面的后果:

其一,产能急剧扩张。根据锂电大数据统计,2015年底主要动力电池产能超过30GWh,规划在建超过70GWh,预计到2018年产能将超过100GWh;其二,高端优质产能不足、低端产能过剩,行业结构性风险上升。从市场集中度来看,2015年我国动力电池出货量前10家企业的市场占有率达到75.3%,市场份额集中在少数企业手中。我国动力电池企业数量121家,而真正进入整车供应体系的企业数量不超过20家,市场两极分化尤为突出。这说明着我国动力电池企业数量虽多,但规模普遍较小,低水平重复建设问题严重。

  2.电池公告管理趋紧,企业应对不足

  2016429日,工信部公布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业申报工作的补充通知,要求已进入1-3批电池目录的25家企业的典型产品,按照新国标重新检测,并于20166月底前提交报告,逾期未提交的撤销公告资格。此举虽旨在加强电池的严格化和规范化管理,但电池公告管理的突然转向和趋紧,却无疑导致整车和动力电池企业应对不足,在业界引起了争议和不安。电池公告管理政策的突然转变,会带来一系列的影响:首先是新能源汽车公告目录与电池公告目录直接挂钩,并要求企业6月底完成重新检测,给企业预留的准备时间不足;其次是对外资电池企业来说,电池产品无法短时间进入公告目录,导致国内许多新能源汽车企业陷入电池困境,短时间更换电池供应商存在困难。

 

  3.电池单体性能不差,成组技术差距明显

  目前,国内开发的锂离子电池单体的技术水平与国外基本处于同一水平,但在电池成组技术方面显著落后于国际先进水平。首先是在电池组系统总体性能,包括能量密度、温度特性、功率特性、一致性、循环寿命等方面差距较大;其次,国内的电池组连接、散热、保护、使用、维护、充电等方面技术水平较低;最后,在动力电池系统数据采集的可靠性、SOE估算精度、热管理、均衡、安全管理等方面与国外存在明显差距。

  4.技术路线存争议,部分企业受挫

  我国新能源汽车的推广,从电池技术路线来看主要以磷酸铁锂和三元锂电池为主,20102015年磷酸铁锂电池出货量占比69%,三元锂电池占比27%2016年年初,工信部出于对动力电池安全问题的考虑,暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录。虽然只是暂停,但是对三元电池制造和使用企业造成了潜在的影响,如何平衡续航和安全两大问题,成为了业内关注的焦点性话题。

  目前,动力电池安全过于注重材料和单体,对系统的安全研究不够,缺乏相应的安全评价方法。行业内对电池技术路线的应用基本达成共识,即在承载人员较多、对安全风险较敏感的客车上暂停使用三元材料电池,专用车、物流车等商用车和乘用车暂不限制使用三元电池。但是,由于安全评价方法并未出台,三元电池在客车上的应用受到一定的影响。