新能源汽车电池种类有哪些? 都有哪些优劣势?
来源:宝鄂实业
2019-04-24 20:11
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铅酸电池作为比较成熟的技术,因其成本较低,而且能够高倍率放电,依然是唯一可供大批量生产的电动车用电池。北京奥运会时,有20辆使用铅酸电池的电动汽车,为奥运会提供交通服务。
但是铅酸电池的比能量、比功率和能量密度都很低,以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及续航里程。
二、镍镉电池和镍氢电池
虽然性能好于铅酸电池,但含有重金属,使用遗弃后对环境会造成污染。镍氢动力电池刚刚进入成熟期,是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系,现有混合动力电池99%的市场份额为 镍氢动力电池,商业化的代表是丰田的普锐斯。
目前全球主要的汽车动力电池厂商主要有日本的PEVE和 Sanyo,PEVE占据全球Hybrid动力车用镍氢电池85%的市场份额,目前主要的商业化的混合动力汽车如丰田的Prius、Alphard和 EsTIma,以及本田的Civic,Insight等均采用PEVE的镍氢动力电池组。在我国,长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经 在示范运行,他们采用的也都是镍氢电池,不过电池主要向国外采购,国内镍氢电池在汽车上的运用仍处于研发匹配阶段。
三、锂电池
传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟,但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。目前,越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。
因为锂离子动力电池有以下优点:工作电压高(是镍镉电池氢-镍电池的3倍);比能量大(可达165WH/kg,是氢镍电池的3倍);体积小;质量轻;循环寿命长;自放电率低;无记忆效应;无污染等。
当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力锂电池汽车,如美国福特、克莱斯勒,日本丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。而国内汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在自己的混合动力和纯电动汽车中搭载动力锂电池。
目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是:安全性能和汽车动力电池的管理系统。安全性能方面,由于锂离子动力电池具有能量密度大、工作温度高、工作环境 恶劣等方面的原因,加上以人为本的安全理念。
因此,用户对电池的安全性提出了非常高的要求。汽车动力电池的管理系统方面,由于汽车动力电池的工作电压是 12V或24V,而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V,因此必须由多个电池串联而提高电压,但由于电池难以做到完全均一的充放电,因此导致串联的多 个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况,电池会出现充电不足和过放电现象,而这种状况会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作, 甚至报废,从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。
四、磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池也是一种锂电池,其比能量不到钴酸锂电池的一半,但是其安全性高,循环次数能达到2000次,放电稳定,价格便宜,成为车用动力新的选择。
比亚迪提出的“铁电池”,业界人士认为其为磷酸铁锂电池的可能性较大。
五、燃料电池
简单地说,燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是:将氢气送到负极,经过催化剂(铂)的作用,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正极 的吸引下,经外部电路产生电流,失去电子的氢离子(质子)可穿过质子交换膜(即固体电解质),在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获 得,只要不断给负极供应氢,并及时把水(蒸汽)带走,燃料电池就可以不断地提供电能。
因为燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过燃烧过程,因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%~60%,而火力发电和核电的效率大约在30%~40%。
新能源汽车电池突破
“在过去一年里,电动汽车产业正在向高质量发展转型,形势很喜人。” 1月7日,在中国电动汽车百人会召开钓鱼台论坛前夕,中国电动汽车百人会理事长陈清泰在接受21世纪经济报道记者采访时表示。
高质量发展转变的主要表现为:正向开发几乎完全取代了逆向开发、创新能力持续提高、整体技术水平上了一个很大的台阶;电动汽车在用户和市场上的接受程度迅速提高;主要产品从中低档转向了中高档,部分已经提出要瞄准高档车、豪华品牌。
同时,当全球主要汽车企业争先恐后地公布向电动车转型时,我国电动汽车的产业体系在逐渐完善,主要零部件特别是动力电池方面,始终保持国际一流的水平,主要零部件水平、配套能力提升很快。
钴酸锂电池
钴酸锂电池是运用比较早的动力电池,特斯拉在推出Model S之前,曾经推出了一款Roster,就是用的钴酸锂电池。优点是容量密度比较大,单位体积的电池可以存储更多的电量,缺点就是安全性,稳定性非常差,一般用于数码电子领域,而电动汽车对动力电池的安全性要求很高,所以特斯拉也放弃了钴酸锂电池。
磷酸铁锂电池
说起磷酸铁锂电池,首先想起的就是比亚迪汽车,比亚迪一直坚持研发磷酸铁锂电池,而且处于绝对领先地位,可以说是一家独大。磷酸铁锂电池的优点就是安全性非常高,非常稳定,不管是高温还是撞击,都不会发生爆炸,但是缺点也很明显,就是能量密度低,电量相同的情况下需要更多的空间和重量,对于注重空间和油耗的私家车来说,磷酸铁锂电池显然不是好的归宿,所以一直钟爱磷酸铁锂的比亚迪,也不得不转投三元锂电池的怀抱,逐渐在私家车上推广采用三元锂电池,而在公交车上还是一直使用磷酸铁锂电池。
三元锂电池
三元锂电池的优点是容量密度大,续航能力超强,缺点是安全性比较差,但是优于钴酸锂电池,所以被大规模采用,不管是特斯拉,还是宝马奥迪的新能源车型,都是使用三元锂电池,宁德时代就是抓住了三元锂电池的趋势成为了独角兽。
锰酸锂电池
锰酸锂电池也是目前比较主流的动力电池,虽然各方面都不是很突出,但是非常均衡,综合能力很强,能量密度中等,价格便宜,而且安全环保,这很符合日韩汽车厂商的需求,所以日韩厂商采用比较多,日产的聆风就是采用锰酸锂电池。