鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1621次 | 2018年08月03日
電動(dòng)車電池的分類有哪些
電池作為電動(dòng)車的動(dòng)力源,一直以來(lái)被視為電動(dòng)車發(fā)展的重要標(biāo)志性技術(shù),也是制約電動(dòng)車發(fā)展的重要瓶頸,其性能好壞直接關(guān)系到整車?yán)m(xù)航里程的長(zhǎng)短。
電動(dòng)車電池分類
電池的分類電池從廣義上講主要可分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類,其中化學(xué)電池和物理電池已經(jīng)應(yīng)用于量產(chǎn)電動(dòng)汽車中,而生物電池則被視為未來(lái)電動(dòng)車電池的重要發(fā)展方向之一。
電動(dòng)車電池分類表
化學(xué)電池
化學(xué)電池是目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池種類,如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一范疇。從結(jié)構(gòu)角度上講,其可進(jìn)一步分成蓄電池及燃料電池兩大類別,我們目前所見(jiàn)的絕大多數(shù)電動(dòng)車都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),如豐田普銳斯、特斯拉MODELS(參配、圖片、詢價(jià))等。當(dāng)然,這里所講的蓄電池并不是我們?nèi)粘Kv的汽車電瓶,而是對(duì)可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱,其中車載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門類的一種。
1、鋰電池
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%
鋰電池是目前電動(dòng)車上最常用的電池種類之一,雖然其從1970年誕生至今時(shí)間并不算長(zhǎng),但憑借能量密度高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)迅速占據(jù)了電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的絕大部分江山。如今,在售電動(dòng)汽車配備的鋰電池主要有磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池兩種,且這兩種電池在自身特點(diǎn)上存在顯著差異,因此我們有必要對(duì)其進(jìn)行一番細(xì)致的講解與對(duì)比。
2、磷酸鐵鋰電池為什么安全?
對(duì)于電動(dòng)車用電池,大多數(shù)人可能都鮮有認(rèn)知,因此,我們不妨舉個(gè)例子來(lái)幫助大家理解。最近,由比亞迪同戴姆勒共同出資成立的全新電動(dòng)車品牌騰勢(shì)(參配、圖片、詢價(jià))即將上市銷售,而其所搭載的正是磷酸鐵鋰電池。相比于早期的錳酸鋰電池,磷酸鐵鋰電池在能量密度上并未有太大差別,約為100-110Wh/kg,但其熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的,當(dāng)電池溫度處于500-600℃高溫時(shí),其內(nèi)部化學(xué)成分才開(kāi)始分解,而同屬鋰電池的鈷酸鋰電池在180-250℃時(shí)就內(nèi)部化學(xué)成分就已處于不穩(wěn)定狀態(tài)。換而言之,磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指,也正因如此,其也成為目前電動(dòng)車電池的主要門類之一。
3、特斯拉為何選擇三元鋰電池?
與磷酸鐵鋰電池相比,特斯拉MODELS使用的三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多,約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續(xù)航里程更長(zhǎng)。不過(guò)其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn),當(dāng)自身溫度為250-350℃時(shí),內(nèi)部化學(xué)成分就開(kāi)始分解,因此對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了極高的要求,需要為每節(jié)電池分別加裝保險(xiǎn)裝置,除此之外,由于單體體積很小,所以單車要的電池單體數(shù)量非常龐大,以MODELS為例,7000余節(jié)18650三元鋰電池才能滿足一輛車的裝配用量,這無(wú)疑又為電池管理系統(tǒng)進(jìn)一步加大了控制難度。因此,目前市場(chǎng)在售車型中,只有特斯拉一家使用的是三元鋰電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
4、鎳氫電池更注重充放電控制
鎳氫電池是目前除鋰電池外另一主流電動(dòng)車動(dòng)力電池種類,于上世紀(jì)90年代后逐漸發(fā)展開(kāi)來(lái),如以豐田普銳斯為代表的很多混合動(dòng)力汽車均采用此類電池作為儲(chǔ)能元件。其能量密度與普通的鋰電池差距并不大,約為70-100Wh/kg,但由于電池單體電壓僅為1.2V,是鋰電池的1/3,因此在需求電壓一定的情況下,其電池組的體積要比鋰電池大上一些。
與鋰電池一樣,鎳氫電池也需要電池管理系統(tǒng),不過(guò)其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區(qū)別,主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應(yīng)”,即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減,而過(guò)度充電或放電,都可能加劇電池的容量損耗(鋰電池此項(xiàng)特性幾乎可忽略不計(jì))。因此對(duì)于廠商來(lái)說(shuō),鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會(huì)主動(dòng)避免過(guò)度充放電,如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi),以降低容量衰減速度。
5、燃料電池是未來(lái)汽車最理想能源
燃料電池其實(shí)不是“電池”,準(zhǔn)確地說(shuō)是一個(gè)大的發(fā)電系統(tǒng)。其因能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)被業(yè)界公認(rèn)為未來(lái)汽車的最佳能源。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),燃料電池是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置,而能量的來(lái)源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生的。
理論上講,燃料電池能采用的燃料種類很多,甚至是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)所用燃料均可,不過(guò)真正能起電化學(xué)反應(yīng)的,僅僅是其中的氫和氧化劑中的氧,因此,氫燃料電池是目前燃料電池的研究核心。
就當(dāng)今市場(chǎng)而言,燃料電池汽車離我們并不遙遠(yuǎn)。據(jù)此前報(bào)道,世界首款量產(chǎn)燃料電池汽車豐田FCV將于明年3月在日本正式銷售。該車配備了兩個(gè)70MPa的高壓燃料堆,輸出功率為122Ps(90kW),續(xù)航里程可達(dá)700km(日本JC08工況下)。除此之外,其添加燃料僅需3分鐘,相比傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的充電時(shí)間要快上很多。目前在日本與之相關(guān)的各種政策也緊羅密布地相繼制定出臺(tái),不過(guò)國(guó)內(nèi)何時(shí)能夠買到還不得而知,只能再耐心等待一段時(shí)日。
物理電池
物理電池顧名思義,就是依靠物理變化來(lái)提供、儲(chǔ)存電能的電池統(tǒng)稱,如超級(jí)電容、飛輪電池等都屬于物理電池的家族成員。
超級(jí)電容功率密度高但電池容量小
超級(jí)電容是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的電源元件,其主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲(chǔ)存電能,期間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此被歸為物理電池的范疇。與之前所介紹的化學(xué)電池相比,超級(jí)電容三大明顯優(yōu)勢(shì),首先,其反復(fù)充放電達(dá)數(shù)十萬(wàn)次(傳統(tǒng)化學(xué)電池只有幾百至幾千次),壽命上要比化學(xué)電池高出很多;其次,超級(jí)電容在充放電時(shí)的功率密度極高,瞬間可放出大量電能,可滿足車輛更加寬泛的電力需求;第三,工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳,通常室外溫度在-40℃-65℃時(shí),其都能穩(wěn)定正常工作(傳統(tǒng)電池一般為-20℃~60℃)。
當(dāng)然,有優(yōu)勢(shì)就會(huì)有不足,能量密度低就是制約超級(jí)電容發(fā)展的首要瓶頸,所以,目前其主要應(yīng)用于車輛啟動(dòng)系統(tǒng)、特種及少量公交車輛,至于是否可作為家用車動(dòng)力電源使用,還需等能量密度難題有所突破后方可知曉。
飛輪電池目前僅作為輔助電池使用
飛輪電池是上世紀(jì)90年代提出的一種新概念電池,也屬于物理電池的一種。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用類似飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能量的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)自身充放電的。在2010年10月美國(guó)勒芒系列賽最后一輪中,保時(shí)捷911GT3混合動(dòng)力賽車就首次正式使用飛輪電池技術(shù),而其便是鼎鼎大名的保時(shí)捷918Spyder的前身。不過(guò)這兩款車型的飛輪電池均僅作輔助能源使用,其功能類似于我們常見(jiàn)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。即便如此,我們依然有理由相信,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及價(jià)格進(jìn)一步降低,飛輪電池的應(yīng)用前景將十分廣闊。
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