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电动汽车电池技能打破 四种动力电池特性优劣势


发布日期:2017-06-30    总点击:457次
现在在交通运输用动力源方面,首要有四种技能道路:锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其间锂离子电池、超级电容电动汽车锂电池生产厂家和氢燃料电池得到广泛的使用,而铝空气电池尚处于实验室研究期间。动力补给方面,锂离子电池、超级电容适用电动汽车锂电池于纯电动汽车,可是需要外部充电,而氢燃料电池汽车则需要外部氢气加注,铝空气电池则需要补充铝板和电解液。

一、锂离子电池特性

(1)电压平台

锂离子电池因为选用的正负电动汽车锂电池厂家极资料不一样,其单体电池的作业电压范围为3。7~4V,其间使用规划较大的磷酸铁锂单体电池作业电压为3。2V,是镍氢电池的3倍、铅酸电池的2倍。

(2)比能量大

当时乘用车锂离子动力电池的能量密度挨近200Wh/kg,预计2020年到达300Wh/kg。

(3)电池寿命短

因为电化学资料特性的制约,锂离子电池的循环次数没有获得打破,以磷酸铁锂为例,单体电池循环次数能够到达2000次以上,成组后仅为1000次以上。无法满足公交运转8年期限的请求。

(4)对环境影响较大

锂离子电池选用轻金属锂,虽然不含汞、铅等有害重金属,被以为是绿色电池,对环境污染较小。但实践上因为其正负极资料、电解液包括镍、锰等金属物,美国现已将锂离子电池归类为一种包括易燃、浸出毒性、腐蚀性、反响性等有毒有害性的电池,是现在各类电池中包括毒性物质最多的电池,并且因为其收回再利用的技术较为杂乱致使本钱较高,因而现在的收回再利用率不高,抛弃的电池对环境影响较大。

(5)本钱仍然较高

锂离子电池前期置办本钱高,以现在公交车用动力电池主流产品磷酸铁锂电池为例,价格大约在2500元/kWh,跟着电动汽车的遍及,有望在2020年降低到1000元/kWh以下。因为单体电池成组后循环次数的制约,公交车一般在3年左右即需要替换电池,运营单位本钱压力较大。

(6)对电网影响较大

首要大规划使用纯电动汽车,因为充电需要较大,充电设备对电网的谐波干扰将会凸显,影响电网的供电质量;其次,在快充时,因为是大倍率充电,因而充电功率较高(乘用车在50kW、客车在150~250kW左右),对电网的负荷冲击较大。

因而,根据现在锂离子电池的技能水平来看,其电动汽车方面的使用首要在行进路程小于200km的近间隔纯电动汽车中。

二、氢燃料电池特性

(1)杰出的环境相容性

氢燃料电池供给的是高效洁净动力,其排放的水不只量少,并且十分洁净,因而不存在水污染疑问。一起因为燃料电池不像发动机那样需要将热能变换为机械能,而是直接把化学能转化为电能和热能,能量变换功率高,噪音小。

(2)杰出的操作功能

氢燃料电池发电,不需要杂乱巨大的装备设备,电池堆能够模块化拼装。例如,一个4。5MW的发电设备能够有460个电池组件组成,其发电厂占地面积比火力发电厂小得多。氢燃料电池适合作为涣散发电设备。别的与火力、水力和核能发电对比,氢燃料电池电厂的建造周期短,扩建简单,能够彻底根据实践需要分期建造。一起氢燃料电池的运转质量高,应对负载的迅速变化(如顶峰负载)特性优秀,在数秒内就能够从低功率变换到额定功率。

(3)高效的输出功能

氢燃料电池作业时将燃料贮存的能量转化为电和热,变换电能的功率在40%以上,而汽轮机只要1/3能够转化为电。

(4)灵敏的构造特性

氢燃料电池拼装十分灵敏,功率巨细简单分配,与传统发动机对比,因为氢燃料电池杰出的模块功能够在不添加基础设施出资的基础上,经过增减单电池的片数即可轻松实现输出功率和电压的调整,所以建造起来也很简单,并且对比简单实现对电网的调控。燃料电池的这一特色提高了体系稳定性。

(5)氢的来源广泛

氢作为二次动力,可经过多种方式获得,如煤制氢、天然气重整制氢、电解水制氢等等。在化石动力被耗尽时,氢将变成世界上的首要燃料及能量。而选用太阳能电解水制氢,进程中没有碳排放,能够以为氢是终极动力。

(6)存在的瓶颈

从现期间发展来看,氢燃料电池的遍及遇到必定的瓶颈,如电池自身本钱较高,基础设施没有遍及等。

三、超级电容器特性

(1)极高的充放电倍率

超级电容具备较高的功率密度,可在短时间内放出几百到几千安培的电流,充电速度快,可在几十秒到几分钟内完结充电进程。超级电容公交车和有轨电车即是利用此特性在短时间内完结充电,驱动车辆行进。

(2)循环寿命长

超级电容的充放电进程损耗极小,因而在理论上其循环寿命为无穷,实践可达100000次以上,比电池高10~100倍。

(3)低温功能较好

超级电容充放电进程中发生的电荷转移大多数都在电极活性物质外表进行,所以容量随温度衰减十分小,而一般锂离子电池在低温下容量衰减幅度乃至高达70%。

(4)能量密度太低

超级电容使用的瓶颈之一即是能量密度太低,仅为锂离子电池的1/20左右,约10Wh/kg。因而不能作为电动汽车主电源,大多作为辅助电源,首要用于迅速启动设备和制动能量收回设备。

四、铝空气电池特性

(1)资料本钱低、能量密度高

铝空气电池的负极活性资料是含量丰富的金属铝,价格便宜,环保,正极活性物质是空气中的氧气,正极容量可视无限大。因而铝空气电池具有质量轻,体积小,使用寿命长的优势。

(2)关键技能未获得打破,没有走出实验室

空气电极极化和氢氧化铝沉降等疑问是影响金属空气电池走向市场化的主要妨碍,铝空气电池功能的提高遇到很大的瓶颈。现在尚处于实验室期间,间隔商业化推行还有一段不小的间隔。




作者:浙江兴海能源科技有限公司

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