鉅大LARGE | 點擊量:671次 | 2021年07月17日
動力鋰電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)概覽:鋰離子電池仍將是主流
新能源汽車動力鋰電池系統(tǒng)開發(fā)涉及材料、化學(xué)、機械、熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、電學(xué)、系統(tǒng)與控制多個學(xué)科,其關(guān)鍵技術(shù)包括電池包配技術(shù)、熱管理技術(shù)、電能管理技術(shù)和安全管理技術(shù)等。車用動力鋰電池系統(tǒng)技術(shù)已成為電動汽車走向普及的瓶頸,要從材料開發(fā)、電池設(shè)計、加工制造、系統(tǒng)集成、商業(yè)模式等多方面進行探索和沖破。
1、新能源汽車動力鋰電池的分類
新能源汽車動力鋰電池可以分為蓄電池和燃料動力電池兩大類,蓄電池用于純電動汽車(EV),混合動力電動汽車(HEV)及插電式混合動力電動汽車(PHEV);燃料動力電池專用于燃料動力電池汽車(FCV)。
1.1蓄電池
蓄電池在純電動汽車中是驅(qū)動系統(tǒng)唯一動力源,重要有鎳、鎳氫和鋰離子電池等。目前,鋰離子電池處于高速發(fā)展階段,在諸如日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯plug-in、特斯拉ModelS、通用Volt、福特FocusEV以及寶馬i3等新能源汽車上都采用鋰離子電池。此外,鋰資源較為豐富,價格也不貴,可以說鋰離子電池是蓄電池中目前最被市場看好的動力鋰電池。4類蓄電池的性能比較見圖1。
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%
1.2燃料動力電池
燃料動力電池是燃料與氧化劑通過電極反應(yīng)將其化學(xué)能筆直轉(zhuǎn)化為電能的裝置。燃料動力電池不要充電,具有比能量高、使用壽命長、維護工作量少以及能持續(xù)大功率供電等優(yōu)勢。另外,燃料動力電池汽車可達到與燃油汽車相同的續(xù)駛里程。
依據(jù)電解質(zhì)的不同,燃料動力電池可分為堿性燃料動力電池、磷酸燃料動力電池、質(zhì)子交換膜燃料動力電池、溶融碳酸鹽燃料動力電池和固體氧化物燃料動力電池5類。目前,質(zhì)子交換膜燃料動力電池在燃料動力電池汽車中的使用較多,是將來新能源汽車動力鋰電池范疇極具競爭力的電池類型。
2、新能源動力鋰電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)概況
由于不同類型新能源汽車中,車用動力鋰電池的使用方式有較大差別,因此關(guān)于其性能要求有較大差別。HEV有汽油發(fā)動機作為動力來源,更強調(diào)加速性能和爬坡能力,因此更重視電池的比功率(要求高達800一1200W/kg);PHEV和EV完全以電池作為動力,更強調(diào)充電后的續(xù)駛能力,因而更關(guān)注電池的比能量(要求達到100一160Wh/kg)(見表1)。
由于各自性能、材料、成本等存在顯著差異,因此不同類型動力鋰電池的使用前景不同。目前技術(shù)最成熟的是鎳氫動力鋰電池,但商業(yè)化最成功的是鋰離子電池,燃料動力電池則被廣泛視作遠期目標。