鉅大LARGE | 點擊量:5693次 | 2020年07月07日
電動汽車動力鋰電池是由什么組成的?
電動汽車大家都了解,那么了解電動汽車動力鋰電池嗎本文重要講了有關(guān)電動汽車動力鋰電池的簡介、功能、組成以及基本的分類等內(nèi)容,下面就隨小編來看看吧。
一、電動汽車電池簡介
電動汽車電池分兩大類,蓄電池和燃料動力電池。蓄電池適用于純電動汽車,包括鉛酸蓄電池、鎳基電池、鈉硫電池、二次鋰離子電池、空氣電池。燃料動力電池專用于燃料動力電池電動汽車,包括堿性燃料動力電池(AFC)、磷酸燃料動力電池(pAFC)、熔融碳酸鹽燃料動力電池(MCFC)、固體氧化物燃料動力電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料動力電池(pEMFC)、直接甲醇燃料動力電池(DMFC)。
二、電動汽車電池功能
隨著電動汽車的種類不同而略有差異。在僅裝備蓄電池的純電動汽車中,蓄電池的用途是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的惟一動力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動機(或燃料動力電池)與蓄電池的混合動力汽車中,蓄電池既可扮演汽車驅(qū)動系統(tǒng)重要動力源的角色,也可充當輔助動力源的角色。可見在低速和啟動時,蓄電池扮演的是汽車驅(qū)動系統(tǒng)重要動力源的角色;在全負荷加速時,充當?shù)氖禽o助動力源的角色;在正常行駛或減速、制動時充當?shù)氖莾Υ婺芰康慕巧?/p>
三、電動汽車電池組成
燃料動力電池由陽極、陰極、電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成。燃料在陽極氧化,氧化劑在陰極還原。假如在陽極(即外電路的負極,也可稱燃料極)上持續(xù)供給氣態(tài)燃料(氫氣),而在陰極(即外電路的正極,也可稱空氣極)上持續(xù)供給氧氣(或空氣),就可以在電極上持續(xù)發(fā)生電化學反應(yīng),并出現(xiàn)電流。由此可見,燃料動力電池與常規(guī)電池不同,它的燃料和氧化劑不是儲存在電池內(nèi),而是儲存在電池外部的儲罐中。當它工作(輸出電流并做功)時,要不間斷地向電池內(nèi)輸人燃料和氧化劑并同時排出反應(yīng)產(chǎn)物。因此,從工作方式上看,它類似于常規(guī)的汽油或柴油發(fā)電機。由于燃料動力電池工作時要持續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑,所以燃料動力電池使用的燃料和氧化劑均為流體(氣體或液體)。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體(如甲醇水溶液),常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過氧化氫和硝酸的水溶液等)。
燃料動力電池陽極的用途是為燃料和電解液供應(yīng)公共界面,并對燃料的氧化出現(xiàn)催化用途,同時把反應(yīng)中出現(xiàn)的電子傳輸?shù)酵怆娐坊蛘呦葌鬏數(shù)郊靼搴笤傧蛲怆娐穫鬏敗j帢O(氧電極)的用途是為氧和電解液供應(yīng)公共界面,對氧的還原出現(xiàn)催化用途,從外電路向氧電極的反應(yīng)部位傳輸電子。由于電極上發(fā)生的反應(yīng)大多為多相界面反應(yīng),為提高反應(yīng)速率,電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。
電解質(zhì)的用途是輸送燃料電極和氧電極在電極反應(yīng)中所出現(xiàn)的離子,并能阻止電極間直接傳遞電子。隔膜的用途是傳導離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑。因此隔膜必須是抗電解質(zhì)腐蝕和絕緣的物質(zhì),并具有良好耐潤濕性。
四、電池組
電動汽車電池組由多個電池串聯(lián)疊置組成。一個典型的電池組大約有96個電池,充電到4.2V的鋰離子電池而言,這樣的電池組可出現(xiàn)超過400V的總電壓。盡管汽車電源系統(tǒng)將電池組看作單個高壓電池,每次都對整個電池組進行充電和放電,但電池控制系統(tǒng)必須獨立考慮每個電池的情況。假如電池組中的一個電池容量稍微低于其他電池,那么經(jīng)過多個充電/放電周期后,其充電狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。假如這個電池的充電狀態(tài)沒有周期性地與其它電池平衡,那么它最終將進入深度放電狀態(tài),從而導致?lián)p壞,并最終形成電池組故障。為防止這種情況發(fā)生,每個電池的電壓都必須監(jiān)視,以確定充電狀態(tài)。此外,必須有一個裝置讓電池單獨充電或放電,以平衡這些電池的充電狀態(tài)。
電池組監(jiān)視系統(tǒng)的一個重要考慮因素是通信接口。就pC板內(nèi)的通信而言,常用的選項包括串行外設(shè)接口(SpI)總線、I2C總線,每種總線的通信開銷都很低,適用于低干擾環(huán)境。另一個選項是控制器局域網(wǎng)(CAN)總線,這種總線在汽車應(yīng)用中被廣泛使用。CAN總線非常魯棒,具有誤差檢測和故障容限特性,但是它的通信開銷很大,材料成本也很高。盡管從電池系統(tǒng)到汽車主CAN總線的連接是值得要的,但在電池組內(nèi)采用SpI或I2C通信是有優(yōu)勢的。
私人購買新能源汽車補貼標準出臺后,部分試點城市的“再補貼”政策也隨即出臺,新能源汽車消費正逐步啟動。面對廣闊的市場前景,國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中海油、中石化等巨頭紛紛跑馬圈地,各地掀起一股興建充電站的風潮。
截至目前,上海漕溪、深圳龍崗、成都石羊、唐山南湖、延安、鄭州、南寧等地已經(jīng)建成、在建或近期將開建大量的充電站,其中上海計劃在三年內(nèi)達到5000個充電樁的規(guī)模;長春計劃三年內(nèi)建成15個充電站和5000個充電樁……電池尺寸、充電接口是否統(tǒng)一?電池質(zhì)量能否過關(guān)?快速充電對電池的損害究竟有多大?等一系列問題開始暴露出來。
五、電動汽車電池基本分類
電動汽車用電池為化學電源,它的分類方法很多。按電解液分為:
a.堿性電池。即電解液為堿性水溶液的電池;
b.酸性電池。即電解液為酸性水溶液的電池;
c.中性電池。即電解液為中性水溶液的電池;
d.有機電解質(zhì)溶液電池。即電解液為有機電解質(zhì)溶液的電池。
按活性物質(zhì)的存在方式分為:
a.活性物質(zhì)保存在電極上??煞譃橐淮坞姵?非再生式,原電池)和二次電池(再生式,蓄電池);
b.活性物質(zhì)持續(xù)供給電極??煞譃榉窃偕剂蟿恿﹄姵睾驮偕剂蟿恿﹄姵亍?/p>
按電池的某些特點分為:
a.高容量電池;
b.免維護電池;
c.密封電池;
d.燃結(jié)式電池;
e.防爆電池;
f.扣式電池、矩形電池、圓柱形電池等。
盡管由于化學電源品種繁多,用途廣泛,外形差別大,使上述分類方法難以統(tǒng)一,但習慣上按其工作性質(zhì)及存貯方式不同,一般分為四類:
一次電池
一次電池,又稱“原電池”,即放電后不能用充電的方法使它復原的電池。換言之,這種電池只能使用一次,放電后電池只能被遺棄了。這類電池不能再充電的原因,或是電池反應(yīng)本身不可逆,或是條件限制使可逆反應(yīng)很難進行。如:
鋅錳干電池Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(C)
鋅汞電池Zn│KOH│HgO
銀鋅電池Zn│KOH│Ag2O
二次電池
二次電池,又稱“蓄電池”,即放電后又可用充電的方法使活性物質(zhì)復原而能再次放電,且可反復多次循環(huán)使用的一類電池。這類電池實際上是一個化學能量貯存裝置,用直流電將電池充足,這時電能以化學能的形式貯存在電池中,放電時,化學能再轉(zhuǎn)換為電能。如:
鉛酸電池pb│H2SO4│pbO2
鎳鎘電池Cd│KOH│NiOOH
鎳氫電池H2│KOH│NiOOH
鋰離子電池LiCoO2│有機溶劑│6C
鋅空氣電池Zn│KOH│O2(空氣)
貯備電池
貯備電池,又稱“激活電池”,是正、負極活性物質(zhì)和電解液不直接接觸,使用前臨時注入電解液或用其他方法使電池激活的一類電池。這類電池的正、負極活性物質(zhì)的化學變質(zhì)或自放電,因與電解液的隔離而基本上被排除,從而使電池能長時間貯存。如:
鎂銀電池Mg│MgCl2│AgCl
鈣熱電池Ca│LiCl-KCl│CaCrO4(Ni)
鉛高氯酸電池pb│HclO4│pbO2
燃料動力電池
燃料動力電池,又稱“持續(xù)電池”,即只要活性物質(zhì)持續(xù)地注入電池,就能長期不斷地進行放電的一類電池。它的特點是電池自身只是一個載體,可以把燃料動力電池看成一種要電能時將反應(yīng)物從外部送入電池的一種電池。如:
氫燃料動力電池H2│KOH│O2
肼空燃料動力電池N2H4│KOH│O2(空氣)
必須指出,上述分類方法并不意味著某一種電池體系只能分屬一次電池、二次電池、貯備電池或燃料動力電池。恰相反,某一種電池體系可以根據(jù)要設(shè)計成不同類型的電池。如鋅銀電池,可以設(shè)計成一次電池,也可以設(shè)計成二次電池,或貯備電池。以上就是電動汽車動力鋰電池的相關(guān)解析,希望能給大家?guī)椭?/p>