鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1751次 | 2019年06月21日
關(guān)于新能源汽車的動力電池的種類及技術(shù)有哪些?
純電動汽車最早使用的是鉛酸電池,鉛及其氧化物制成作為電極材料,硫酸溶液作為電解液,這是現(xiàn)在大部分電瓶車的動力源,低成本是其最大的優(yōu)勢。不過,因為鉛酸電池的能量密度低,從而帶來了體積大、容量小等問題,無法滿足一臺汽車對于自重的控制、驅(qū)動力的消耗,乃至每年超過1萬公里行程的使用壽命,所以無法大規(guī)模用于量產(chǎn)車上,最終被汽車廠商淘汰。
密封包裝的鉛酸電池組
鎳氫電池
鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池,具有高能量、長壽命、無污染等特點(diǎn),鎳氫電池與我們的日常生活很近,從早期的隨聲聽到現(xiàn)在的充電牙刷等小型電器很常見,正極為鎳氫的化合物,負(fù)極為金屬氫化物,其能量密度、充放電次數(shù)相比鉛酸電池有不小的提升,并且電解液不可燃、安全性有保障,制造工藝成熟,比亞迪在造車之前就是全球第二大的鎳氫電池制造商。
鎳氫電池組
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不過,因為鎳氫電池充電效率一般、有充電有記憶效應(yīng)、工作電壓較低(無法使用高壓快充),并不適用于汽車的單一動力源,適合輔助發(fā)動機(jī)工作。這方面做得最好的要屬豐田,其混合動力系統(tǒng)采用阿特金森發(fā)動機(jī)+鎳氫電池組,阿特金森發(fā)動機(jī)本身具備中間轉(zhuǎn)速區(qū)間高效的優(yōu)勢,卻也有著低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速疲軟的問題,而鎳氫電池正好能夠解決起步與高速動力不足的一大助力。
而從鋰電池廣泛引用之后,鎳氫電池在汽車上也有被完全取代的趨勢,如豐田新一代混動系統(tǒng)就采用了更高效的發(fā)動機(jī)+鋰電池組合。相比鋰電池,鎳氫電池的容量、循環(huán)充電的壽命以及環(huán)保角度都不占優(yōu)勢,成本的優(yōu)勢也在鋰電池大力發(fā)展之下被弱化了,這正是鎳氫電池逐漸退出汽車領(lǐng)域的原因所在。
鋰電池
鋰電池正是現(xiàn)階段新能源車的主流選擇,鋰的化合物(錳酸鋰,磷酸鐵鋰等)作為電極材料,石墨作為負(fù)極材料,其優(yōu)勢在于能量密度高、體積小、重量輕、充電效率高。決定鋰電池類型或者說性能的主要因素,在于電池兩極的材料,其中正極的材料是現(xiàn)階段的關(guān)鍵,如主流的磷酸鐵鋰、三元材料中的鈷酸鋰、鎳鈷錳等,在容量、成本、低溫充放電、安全性等多個維度上存在差異。
鋰電池組
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
不過無論任何類型,所有鋰電池組都會面臨低溫這個“天敵”。不同鋰電池類型的最佳工作溫度雖然有一定差異,但低于最佳區(qū)間之后伴隨而來的鋰離子的活性降低,對于續(xù)航里程的影響比較大,這在我們此前的測試中也有所體現(xiàn):搭載鋰電池組的電動車,北方冬季實(shí)際使用中的續(xù)航,普遍只能達(dá)到理論續(xù)航的60%多,最多也就70%左右。
氫燃料電池
大家都知道H2+O2燃燒最終得到的水,所以氫氣是非常理想的清潔能源。特點(diǎn)是無污染,無噪音,高效率,就氫氣本身來說,燃燒可以釋放大量的能量、低溫表現(xiàn)上佳,最重要的加氫的效率高,加氫只需5分鐘就能行駛超過600公里,時速達(dá)每小時140~150公里。并且這個數(shù)據(jù)還有提升的空間,以上這些都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的鋰電池。但是氫燃料電池轎車比同類型內(nèi)燃機(jī)車重200多公斤,貴5倍以上。
目前在中國還未普及,究其原因還是一個字貴。
石墨烯電池
對于未來新能源車的動力電池討論,最靠譜、討論最多的要屬石墨烯電池了,將一些專業(yè)角度的解讀“翻譯”一下就是:用這種材料結(jié)合鋰電池有兩種使用方法,一是用石墨烯的復(fù)合材料作為鋰電池的導(dǎo)電劑,二是直接用作負(fù)極,效果都是增加鋰電池的活性,從而提升電動車的續(xù)航里程、充電速度。
石墨烯-碳化海綿鋰氧電池
石墨烯電池可以有效解決鋰電池的短板,產(chǎn)品特質(zhì)與新能源車用戶使用直接掛鉤。這種材質(zhì)的好處確實(shí)大,而且韓國三星也已經(jīng)對外公布掌握了這項技術(shù),但成本是一大瓶頸,石墨烯的獲取不太容易,早期是用于航天領(lǐng)域的一種材料,何時、采用什么方式降低成本,將是這項優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品“飛入尋常百姓家”的一大難題,各個汽車廠商都還沒有公布在這方面發(fā)力的計劃。
簡單來說,純電動車的工作原理是“充電直接用電”,氫燃料電池車則是H2+O2“燒成”(化學(xué)反應(yīng))電能和水,相當(dāng)于“燒氫”來發(fā)電。兩種“電池”同樣都是零排放,電動車鋰電池能力密度更小、低溫活性差影響續(xù)航,充電速度慢的問題,氫燃料電池完全沒有,而且工作效率要高出不少,這正是氫被稱為優(yōu)質(zhì)能源的原因。