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一文看懂電動汽車關鍵技術之動力電池族譜

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時間:1900/1/1 0:00:00

在新能源汽車發展如火如荼的今天,相信大家對純電動汽車了解很多。例如,外國品牌以特斯拉電動汽車和寶馬i3而聞名,而國內新能源汽車則以比亞迪純電動汽車、吉利純電動汽車和奇瑞電動汽車而聞名。然而,你對電動汽車最關鍵的核心部件動力電池了解多少?

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

關于動力電池,因為內容很多,這里我們首先介紹動力電池的類型、關鍵性能指標和三種典型的動力電池。

1、動力電池的類型

從系統的角度來看,電池可以分為三類:化學電池、物理電池和生物電池。

對于大家熟悉的化學電池,按正極和負極材料分為鋅錳電池系列、鎳鎘鎳氫系列、鉛酸系列和鋰電池系列,即目前汽車常用的鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等動力電池。

此外,物理電池是利用光、熱和物理吸附等物理能發電的電池,如太陽能電池、超級電容器和飛輪電池。生物電池是通過生物化學反應發電的電池,如微生物電池、酶電池和生物太陽能電池。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

2.動力電池關鍵性能指標

電池的性能指標主要包括電壓、容量、內阻、能量、功率、輸出效率、自放電率和使用壽命等。根據不同類型的電池,其性能指標也不同。

這么多性能指標,讓我們在這里簡單介紹一下電壓、容量、能量和功率。

電壓

首先,我們來介紹一下電池的電壓,因為我們可以通過電池的電壓來判斷電池的充電狀態。因此,電池電壓是一個非常關鍵的性能指標,因此電壓分為端子電壓、開路電壓、額定電壓、充電端電壓和放電端電壓。電壓太大了。讓我們看看這意味著什么。

那么工作電壓和開路電壓之間的關系是什么呢?當電池放電時,當電流流過電池時,需要克服電池內阻引起的電阻,因此工作電壓總是低于開路電壓,充電時情況正好相反。鋰離子電池的放電電壓約為3.6V。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

容量

電池的容量被稱為在特定放電條件下可以釋放的電量。常用的單位是安培小時,它等于放電電流和放電時間的乘積。可分為理論容量、實際容量、標稱容量和額定容量。

例如,當鋰離子電池在室溫下充電3小時,并由恒流(1C)和恒壓(4.2V)控制,然后在0.2C下放電至2.75V時,鋰離子電池被調節為其額定容量。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

能量

電池的能量是指電池在一定的放電系統下能夠輸出的電能,單位為Wh或kWh。它會影響電動汽車的行駛距離。能量分為理論能量、實際能量、比能量和能量密度。

比能,又稱質量比能,是指電池單位質量可以輸出的電能,單位為Wh/kg。比能量經常被用來比較不同的電池系統,這是影響電動汽車整體質量和續航里程的重要指標。能量密度,又稱體積比能,是指電池每單位體積可以輸出的電能,單位為Wh/L,影響電池的布局空間。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

權力

電池的功率是指在一定放電系統下每單位時間輸出的能量,單位為W或kW……

電池的性能決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。

比功率是影響電動汽車加速和爬坡能力的重要指標,需要注意的是,它與電池放電深度DOD密切相關,在表示電池比功率時應指出電池DOD。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

3.典型動力電池介紹

鑒于上面提到的動力電池種類如此之多,我們選擇了三種更常見或更常用的動力電池來介紹。

鉛酸動力電池

鉛酸電池自1859年發明以來,已經使用和發展了100多年,被廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。電動汽車用鉛酸電池應用于為電動汽車提供動力,其主要發展方向是提高比能和增加循環壽命。

鉛酸電池作為純電動汽車的動力源,在比能、深放電循環壽命和快速充電方面都比鎳氫電池和鋰離子電池差,因此不適合用于電動汽車。然而,由于其價格低廉,其在國內外的應用定位于速度低、路線固定、易于規劃充電站的車輛,以及作為起動機和電子電氣設備的電源。目前一般用于高爾夫球場的接送車或低速電動車,如力帆320e、太子唐駿、道爵先鋒、宏瑞h3等。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鎳氫動力電池

德國瓦爾塔公司開發的超高功率鎳氫電池(HEV-10 UHP電芯)的功率密度已達到1000W/kg,但其比能量僅為40Wh/kg。法國賽峰公司生產的4/5SF(Φ41mm×93mm)大功率鎳氫電池容量為14Ah,比能量為47Wh/kg,80%充電時比功率為900W/kg,比體積功率為2500W/L。。

中國許多公司(在20世紀90年代初)一直在從事混合動力電動汽車用鎳氫電池的研究。中國科學院上海微系統與信息技術研究所長期從事鎳氫電池及相關材料的研發。北京有色金屬總院、中山電池公司、湖南神州科技、春蘭集團、鞍山三普等單位從不同角度做了大量積極有益的工作,取得了長足進步。

目前,它占據了世界民用電池市場的22%。鎳氫電池主要用于混合動力公交車,如東風和五洲龍。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子動力電池

根據鋰離子電池材料的不同,可分為錳酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池,鎳鈷鋰離子電池或鎳鈷錳鋰離子電池。

根據鋰離子電池的形狀,可分為方形鋰離子電池和圓柱形鋰離子電池、紐扣式鋰離子電池以及薄膜離子電池。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子電池有許多顯著的特點,其優點如下:

(1) 工作電壓高。鋰離子電池的工作電壓為3.6V,是鎳氫和鎳鎘電池的三倍。高于能源。鋰離子電池的比能量達到了150Wh/kg,是鎳鎘電池的3倍,是鎳氫電池的1.5倍。

(2) 循環壽命長。目前,鋰離子電池的循環壽命已達到1000多倍,在低放電深度下可達到數萬次,超過了其他幾種二次電池。自放電率低。鋰離子電池的月自放電率僅為6-8%,遠低于鎳鎘電池(25-30%)和鎳氫電池(15-20%)。

(3) 沒有內存。它可以根據需要隨時充電,而不會降低電池性能。對環境無污染。鋰離子電池中不含有害物質,是名副其實的“綠色電池”。可以做成任何形狀。

那么特斯拉應該……

充分發揮鋰離子電池優勢的代表。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子電池也有一些缺點,主要表現在:

(1) 成本高。主要原因是正極材料LiCoO2的價格較高,但低于鎳氫電池,與鎳鎘電池相同,但高于鉛酸電池。

(2) 必須有一個特殊的保護電路來防止過度充電。

最后,與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池的主要特點總結如下:

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng0在新能源汽車發展如火如荼的今天,相信大家對純電動汽車了解很多。例如,外國品牌以特斯拉電動汽車和寶馬i3而聞名,而國內新能源汽車則以比亞迪純電動汽車、吉利純電動汽車和奇瑞電動汽車而聞名。然而,你對電動汽車最關鍵的核心部件動力電池了解多少?

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

關于動力電池,因為內容很多,這里我們首先介紹動力電池的類型、關鍵性能指標和三種典型的動力電池。

1、動力電池的類型

從系統的角度來看,電池可以分為三類:化學電池、物理電池和生物電池。

對于大家熟悉的化學電池,按正極和負極材料分為鋅錳電池系列、鎳鎘鎳氫系列、鉛酸系列和鋰電池系列,即目前汽車常用的鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等動力電池。

此外,物理電池是利用光、熱和物理吸附等物理能發電的電池,如太陽能電池、超級電容器和飛輪電池。生物電池是通過生物化學反應發電的電池,如微生物電池、酶電池和生物太陽能電池。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

2.動力電池關鍵性能指標

電池的性能指標主要包括電壓、容量、內阻、能量、功率、輸出效率、自放電率和使用壽命等。根據不同類型的電池,其性能指標也不同。

這么多性能指標,讓我們在這里簡單介紹一下電壓、容量、能量和功率。

電壓

首先,我們來介紹一下電池的電壓,因為我們可以通過電池的電壓來判斷電池的充電狀態。因此,電池電壓是一個非常關鍵的性能指標,因此電壓分為端子電壓、開路電壓、額定電壓、充電端電壓和放電端電壓。電壓太大了。讓我們看看這意味著什么。

那么工作電壓和開路電壓之間的關系是什么呢?當電池放電時,當電流流過電池時,需要克服電池內阻引起的電阻,因此工作電壓總是低于開路電壓,充電時情況正好相反。鋰離子電池的放電電壓約為3.6V。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

容量

電池的容量被稱為在特定放電條件下可以釋放的電量。常用的單位是安培小時,它等于放電電流和放電時間的乘積。可分為理論容量、實際容量、標稱容量和額定容量。

例如,當鋰離子電池在室溫下充電3小時,并由恒流(1C)和恒壓(4.2V)控制,然后在0.2C下放電至2.75V時,鋰離子電池被調節為其額定容量。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

能量

電池的能量是指電池在一定的放電系統下能夠輸出的電能,單位為Wh或kWh。它會影響電動汽車的行駛距離。能量分為理論能量、實際能量、比能量和能量密度。

轉速……

電能,又稱質量比能,是指電池單位質量可以輸出的電能,單位為Wh/kg。比能量經常被用來比較不同的電池系統,這是影響電動汽車整體質量和續航里程的重要指標。能量密度,又稱體積比能,是指電池每單位體積可以輸出的電能,單位為Wh/L,影響電池的布局空間。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

權力

電池的功率是指在一定放電系統下每單位時間輸出的能量,單位為W或kW。電池的功率決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。

比功率是影響電動汽車加速和爬坡能力的重要指標,需要注意的是,它與電池放電深度DOD密切相關,在表示電池比功率時應指出電池DOD。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

3.典型動力電池介紹

鑒于上面提到的動力電池種類如此之多,我們選擇了三種更常見或更常用的動力電池來介紹。

鉛酸動力電池

鉛酸電池自1859年發明以來,已經使用和發展了100多年,被廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。電動汽車用鉛酸電池應用于為電動汽車提供動力,其主要發展方向是提高比能和增加循環壽命。

鉛酸電池作為純電動汽車的動力源,在比能、深放電循環壽命和快速充電方面都比鎳氫電池和鋰離子電池差,因此不適合用于電動汽車。然而,由于其價格低廉,其在國內外的應用定位于速度低、路線固定、易于規劃充電站的車輛,以及作為起動機和電子電氣設備的電源。目前一般用于高爾夫球場的接送車或低速電動車,如力帆320e、太子唐駿、道爵先鋒、宏瑞h3等。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鎳氫動力電池

德國瓦爾塔公司開發的超高功率鎳氫電池(HEV-10 UHP電芯)的功率密度已達到1000W/kg,但其比能量僅為40Wh/kg。法國賽峰公司生產的4/5SF(Φ41mm×93mm)大功率鎳氫電池容量為14Ah,比能量為47Wh/kg,80%充電時比功率為900W/kg,比體積功率為2500W/L。。

中國許多公司(在20世紀90年代初)一直在從事混合動力電動汽車用鎳氫電池的研究。中國科學院上海微系統與信息技術研究所長期從事鎳氫電池及相關材料的研發。北京有色金屬總院、中山電池公司、湖南神州科技、春蘭集團、鞍山三普等單位從不同角度做了大量積極有益的工作,取得了長足進步。

目前,它占據了世界民用電池市場的22%。鎳氫電池主要用于混合動力公交車,如東風和五洲龍。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子動力電池

根據鋰離子電池材料的不同,可分為錳酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池,鎳鈷鋰離子電池或鎳鈷錳鋰離子電池。

根據鋰離子電池的形狀,可分為方形鋰離子電池和圓柱形鋰離子電池、紐扣式鋰離子電池以及薄膜離子電池。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子電池有許多顯著的特點,其優點如下:

(1) 工作電壓高。鋰離子電池的工作電壓為3.6V,是鎳氫和鎳鎘電池的三倍。高于能源。鋰離子電池的比能量已達到150Wh/kg,是鋰離子電池比能量的三倍……

是鎳鎘電池的1.5倍。

(2) 循環壽命長。目前,鋰離子電池的循環壽命已達到1000多倍,在低放電深度下可達到數萬次,超過了其他幾種二次電池。自放電率低。鋰離子電池的月自放電率僅為6-8%,遠低于鎳鎘電池(25-30%)和鎳氫電池(15-20%)。

(3) 沒有內存。它可以根據需要隨時充電,而不會降低電池性能。對環境無污染。鋰離子電池中不含有害物質,是名副其實的“綠色電池”。可以做成任何形狀。

那么特斯拉應該是充分發揮鋰離子電池優勢的代表。

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng

鋰離子電池也有一些缺點,主要表現在:

(1) 成本高。主要原因是正極材料LiCoO2的價格較高,但低于鎳氫電池,與鎳鎘電池相同,但高于鉛酸電池。

(2) 必須有一個特殊的保護電路來防止過度充電。

最后,與鎳鎘和鎳氫電池相比,鋰離子電池的主要特點總結如下:

Tesla, BMW, BYD, Beijing, Dongfeng0

標簽:特斯拉寶馬比亞迪北京東風

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