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带你全面了解电动汽车电池

http://www.motorchina.com  2016-12-26 09:24:00   来源:   点击数:
  

说起电动车,大家都知道它是不通过燃烧汽油来驱动汽车。但是你们知道这些电动车是靠什么样的电池来驱动汽车?这些电池有什么优缺点?目前而言,电动汽车电池主要包括铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池、锂电池、钠硫电池、镍镉电池等多种传统电池,当然还有代表未来科技的燃料电池以及新型的液态电池等,它们因性能的不同导致优缺点差异颇大。现在我们将通过这篇文章来介绍电动车电池的真实面目。

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1、磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂也是锂离子电池当中的一种。相对铅酸电池,磷酸铁锂电池充放电效率要高一些。

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它的主要优点是安全性能高、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保。一般的铅酸电池电池使用年限为1到1.5年,而磷酸铁锂电池理论寿命将达到7—8年。它还可以随充随用,不需要放完电在充电。最大的优势是它不含有任何重金属,完全无毒。

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它的缺点是能量密度较低,材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差。不过它的好处显然大于它的缺点。

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它主要应用车型为比亚迪唐、腾势电动车、东风风神E30、江淮和悦iEV4、通用赛欧Springo、长安逸动纯电动、荣威550Plug-in等。例如:比亚迪秦的纯电动行驶里程为70km,磷酸铁锂电池组容量为13kWh。比亚迪唐的电池容量肯定会大于13kWh。比亚迪唐的电池采用的是比亚迪拥有自主知识产权的磷酸铁锂电池。腾势电动车该车搭载容量为47.5kWh的磷酸铁锂电池,续航里程为300km。

2、锂电池

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早发现锂电池的是伟大发明家爱迪生,主要通过氧化还原反应来充放电。

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它的主要优点是能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保的特点。它的最大使用的寿命在6年以上,它在使用中不产生任何的有害物质,并且不需要消耗水。在能量和重量上也遥遥领先于其他的电池,成为现在主流的电动车电池。

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它的缺点是安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求条件高、成本高、使用条件有限制、高低温使用危险大。例如采用锂电池的特斯拉也曾因为锂电池而着过火。

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目前使用的主要车型是特斯拉ModelS、福特福克斯EV、日产聆风等。例如:福克斯电动版采用的是平板型锂电池组,这套电池组将能为福克斯电动版带来大约160km的航程。特斯拉ModelS的电池组包含了近7000个锂电池电芯,组成了16个独立电池模块,内部结构十分复杂。

镍氢电池与高铁电池详细解读

3、镍氢电池

镍氢电池是正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要由贮氢合金制成的一种碱性蓄电池。镍氢电池是在1960年发展起来的新型绿色电池,它的创始人是自学成才的斯坦福。

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它的主要的优点是它可以适应大电流放电,对于需要较大功率输出要求的场合比较适用。它的能量密度较大,增加了续航的里程。镍氢电池放出的电比较平稳,发热量较小。

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它主要的缺点是具有“记忆效应”,即电池在循环充放电过程中容量会出现衰减,而过度充电或放电,都可能加剧电池的容量损耗。因此对于厂商来说,镍氢电池控制系统在设定上都会主动避免过度充放电,如将电池的充放电区间人为控制在总容量的一定百分比范围内,以降低容量衰减速度。

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目前主要运用的车型是丰田普锐斯、通用EV1。例如:丰田普锐斯所使用的镍氢电池寿命可达百万公里,这项成绩已经通过普锐斯出租车运营得到了验证。通用EV1是通用的第一辆电动汽车。一次充电最大平均的行驶里程为144km左右,在动力上也毫不羸弱。

4、高铁电池

目前国际上研发的铁电池主要有两种:一种是高铁电池;一种是锂铁电池(磷酸铁锂电池)。高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐,可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池。由于技术问题,现在国际上高铁电池基本被视为禁区。

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它的主要的特点是体积小、重量轻、寿命长、无污染。放电时输出的电压平稳,能储层大量的电量。电池完全无污染,不需要回收。尤其是制作它需要的铁铝材料,非常丰富。

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它的主要缺点是高铁电池生产过程中对工艺要求非常高,如果把握不好,电池肯定会出现很多小问题,并且高铁电池的价格也不菲。

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它的主要的应用车型:比亚迪e6、比亚迪F3DM。例如:比亚迪e6采用的高铁电池经过高温、高压、撞击等试验测试,安全性能非常好,短路爆炸机会不高。在能量补充方面,e6可使用220V民用电源慢充,快充为3C充电,15分钟左右可充满电池80%。它的总行程能达到300km。而比亚迪F3DM的纯电动续航里程达100公里,多次的实验表明它搭载的高铁电池容量高,安全性好。

未来电池新技术剖析

5、电容电池

它通过极化电解质来储能,属于双层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应,因此这种储能过程是可逆的,正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。

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它的优点是其反复充放电达数十万次(传统化学电池只有几百至几千次),寿命上要比化学电池高出很多;超级电容在充放电时的功率密度极高,瞬间可放出大量电能,可满足车辆更加宽泛的电力需求;工作环境适应能力更佳,通常室外温度在-40℃-65℃时,其都能稳定正常工作(传统电池一般为-20℃~60℃)。

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它的最大的缺点是能量密度很低。所谓的能量密度就是指在一定的空间或质量物质中所储存能量的大小。比如我们经常使用的5号充电电池,如果其毫安时越大,就代表它的能量密度越高。可以说,超级电容相比锂离子电池较低的能量密度,限制了其在很多领域的应用。

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目前他的主要的运用是在车辆启动系统、军事及少量公交车辆,至于是否可作为家用车动力电源使用,还需等能量密度难题有所突破后方可知晓。例如:在马自达阿特兹上的i-ELOOP(制动能量回收系统)上使的储能装置就是电容电池。

6、燃料电池

燃料电池(FuelCell)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”。

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它主要的优点是能量转化效率高,安装地点灵活,负荷响应快,运行质量高;具有很强的过负载能力等。它的缺点是燃料电池造价偏高、碳氢燃料无法直接利用、氢气储存技术受限、氢燃料基础建设不足等。

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主要的应用车型是在日本本田FCV,丰田Mirai。他们的注入燃料的时间只需要3分钟,续航里程上一般能都达到了700km左右。现在的日本正在大力的扶持燃料电池,前景不错。

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编辑点评:电动车的电池是电动车发展的核心部分。从上面文章中我们也看到,电动车电池的种类很多,每个种类都有自己的优劣势。通过这次的介绍,希望能够帮助大家对电动车有更加深刻的理解。现在的电动车电池面临的最大问题就是充电时间长和储存电量少,最近出现的石墨烯锂电池可能会突破这些障碍,它的充电时间和我们加油时间差不多,相应续航里程也大幅提升。

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