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分享新能源汽车电池的动力源是什么?

2021-12-15 16:14:08

从全球新能源汽车的发展来看,其能源主要包括锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池和超级电容器,其中大部分超级电容器为辅助电源形式。 主要原因是这些电池技术尚未完全成熟或存在明显不足。 与传统汽车相比,在成本、动力和续航方面存在诸多偏差。 这也是制约新能源汽车发展的重要原因。 

铅酸蓄电池,镍氢蓄电池,锂离子电池

铅酸蓄电池

在所有电池技术中,铅酸蓄电池的发展历史最长久。该电池用金属铅作为负极,用氧化铅作为正极。电池在放电过程中,正负两极都会有硫酸铅生成,硫酸在电解质溶液中既作为反应过程的反应物,也是反应过程的生成物。在过去的十来年里,关于铅酸蓄电池的研究和发展主要集中在混合动力电动汽车的应用上。

镍氢蓄电池

镍氢电池工作是基于氧化镍阳极和氢金属负极释放和吸收OH-。在过去镍氢电池被视为电动汽车上的一种很好的临时选择,鉴于锂离子电池存在着严重的安全问题。但是其50~70Wh/kg的能量密度并不能满足电动汽车150~200Wh/kg的能量密度需求。同时镍氢电池中镍的较大成分占比限制了其未来的价格降低。因此,镍氢电池并未作为一个可靠选择。 

锂离子电池

锂离子电池是如今电动汽车上使用得最多的动力电池技术,这归功于它的高能量密度和单体电池中增长的功率,使得这类电池以具有竞争力的价格发展出更小的质量和密度。目前,这些动力电池可以供电动汽车行使大约 150km。锂离子电池的电极中插入了锂,也就是说,电极材料是锂离子的载体。研究表明电动汽车上使用的锂离子电池功率(800~2000W/kg 和能量密度(100~250Wh/kg)都有所增加。 

超级电容器

如果电池既需要提供较长时间的存储能量,又需要为发动机的起动或车辆起步提供短时间内的脉冲功率,则电池的设计需采用折中的解决方案。在每个电池单体中均需采用更的电极以增加总表面积。以此增加的电流分布在较大的电极面积上,可保持电池电 压降满足系统要求。如果功率需求可由其他设备提供, 电池可以使用更厚重的电极,在低倍率下达到能量存储要求的同时获得更好的耐久性。一种比较理想的方法是由超级电容器提供脉冲功率,电池仅提供能量存储。超级电容器可以在较低的倍率下再充电,为下一次功率输出做准备,或者利用制动能量回收充电。通过超级电容器充电后,电池可以在一个较宽的电池荷电状态(SOC)范围内工作,因为起动所需的功率已经存储在超级电容器中。将电池和超级电容器结合使用,必然需要较为复杂的充电系统,因为电池和超级电容器的充、放电特性有着显著区别,所以其充电截止电压差别较大。因此,可能需要某种 DC/DC 变换器或者是开关器件对同一直流总线上的 2 个设备进行控制。


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