鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1530次 | 2018年11月21日
車(chē)用鋰電池介紹
車(chē)用鋰電池是混合動(dòng)力汽車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池,由于鎳氫電池的一些技術(shù)性能如能量密度、充放電速度等已經(jīng)接近到理論極限值,鋰電池由于能量密度高、容量大、無(wú)記憶性等優(yōu)點(diǎn),得到汽車(chē)廠商與電池生產(chǎn)廠商的一致認(rèn)可,目前各國(guó)研發(fā)的重點(diǎn)是鋰離子電池。
目錄在我國(guó)的背景及發(fā)展優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵技術(shù)前景展望
在我國(guó)的背景及發(fā)展優(yōu)勢(shì)
當(dāng)前,全球溫室氣體排放總量持續(xù)攀升,二氧化碳排放中,25%來(lái)自汽車(chē)。
在我國(guó),汽車(chē)排放的污染已成為城市大氣污染的重要因素。我國(guó)二氧化碳排放量已居世界第二,很快會(huì)居世界第一。減排二氧化碳的壓力將越來(lái)越大。
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%
如何滿足汽車(chē)對(duì)石油的需求,如何降低汽車(chē)對(duì)環(huán)境的破壞是關(guān)系國(guó)家能源安全的大問(wèn)題。據(jù)此,中投顧問(wèn)汽車(chē)行業(yè)分析師李勝茂認(rèn)為,鋰電汽車(chē)本身是零排放的,發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)可以大大減少有害氣體排放。發(fā)展鋰離子電池電動(dòng)汽車(chē)不僅以電代石油、減少溫室氣體排放,又能儲(chǔ)存電網(wǎng)谷電,一舉三得。我國(guó)發(fā)展鋰電汽車(chē)既有可與發(fā)達(dá)國(guó)家相競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),又--99有發(fā)達(dá)國(guó)家所沒(méi)有的資源優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)小功率鋰離子電池早已產(chǎn)業(yè)化,形成上下游結(jié)合的完整產(chǎn)業(yè)鏈,電池產(chǎn)品超過(guò)世界市場(chǎng)的1/3,中日韓三國(guó)已成三足鼎立之勢(shì)。鋰離子動(dòng)力電池在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,產(chǎn)業(yè)化條件也已基本成熟,具備參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。鋰電汽車(chē)的主要關(guān)鍵部件是鋰離子動(dòng)力電池和永磁同步電機(jī)。
我國(guó)發(fā)展鋰電汽車(chē)在資源上具有獨(dú)特的有利條件。鋰離子電池的原材料在我國(guó)來(lái)源極為廣泛。我國(guó)是世界鋰資源大國(guó),特別是青海和西藏的鹽湖有大量鋰資源,鹽湖的開(kāi)發(fā)不僅為低成本鋰離子電池提供原材料,也有利于西部地區(qū)的發(fā)展。同時(shí),錳、鐵、釩、磷等在我國(guó)都是富產(chǎn)資源。永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕和效率高的特點(diǎn),而我國(guó)是稀土永磁材料大國(guó),為鋰電汽車(chē)提供了材料保證。只有以鋰離子電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車(chē)才是我國(guó)在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中難得的一次歷史機(jī)遇。正如一家著名的咨詢公司的結(jié)論:通過(guò)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē),“中國(guó)有可能據(jù)此在全球汽車(chē)業(yè)第三次技術(shù)革命中走到世界前列”。鋰離子電池的新突破已經(jīng)使電動(dòng)汽車(chē)的成本大大降低、性能有了很大提高,市場(chǎng)化近在眼前。迅速推進(jìn)鋰電汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化是符合我國(guó)國(guó)情的戰(zhàn)略選擇。鋰電汽車(chē)是我國(guó)在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中難得的一次歷史機(jī)遇。鋰電汽車(chē)將帶來(lái)一場(chǎng)“能源革命”和“產(chǎn)業(yè)革命”。
面對(duì)日益枯竭的石油資源,尋找過(guò)渡能源或者新能源成為各大汽車(chē)廠商的共識(shí),不排除有一天像數(shù)碼相機(jī)取代傳統(tǒng)膠卷相機(jī)一樣,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)在一夜之間被電池動(dòng)力技術(shù)取代。
關(guān)鍵技術(shù)
這里有許多問(wèn)題成為鋰離子蓄電池技術(shù)是否成功的關(guān)鍵所在,因?yàn)槌晒Φ膭?dòng)力來(lái)源對(duì)電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的,它們包括:
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)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
●標(biāo)準(zhǔn)化
一些從事鋰離子蓄電池技術(shù)開(kāi)發(fā)的日本研究者和公司正在按照電壓范圍尋找標(biāo)準(zhǔn)化的解決措施。根據(jù)電壓標(biāo)準(zhǔn),蓄電池的性能取決于蓄電池包的成本(較高電壓的成本會(huì)更高,因?yàn)殡姵氐膹?fù)雜性、溫度的管理和監(jiān)測(cè)問(wèn)題帶來(lái)的結(jié)果)和因電池固有的較高電壓所帶來(lái)的能量的損失及控制系統(tǒng)的復(fù)雜性這兩者之間的博弈。日本工程師愿意調(diào)整兩個(gè)充電的標(biāo)準(zhǔn):144V對(duì)輕微混合動(dòng)力車(chē),288V對(duì)混合動(dòng)力車(chē)。然而1/4的市場(chǎng)幾乎對(duì)電壓標(biāo)準(zhǔn)化都沒(méi)有反應(yīng)。
●蓄電池技術(shù)
持續(xù)發(fā)展的蓄電池技術(shù)構(gòu)成了未來(lái)鋰離子蓄電池成功的重要組成部分?,F(xiàn)有許多不同的蓄電池材料和化學(xué)成分被很多的蓄電池公司研發(fā)和測(cè)試。具有競(jìng)爭(zhēng)性的發(fā)展過(guò)程將會(huì)加速該項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化,因?yàn)閮?yōu)質(zhì)的蓄電池會(huì)開(kāi)發(fā),并投入生產(chǎn)。最終,蓄電池技術(shù)將在中短期時(shí)間里界定混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)差異。
●控制裝置
如果在考慮之中的電動(dòng)車(chē)是混合動(dòng)力車(chē)的話,那么在蓄電池的管理和蓄電池與電機(jī)的綜合性能上就要考慮控制回路技術(shù)。
●周期
要求用于混合動(dòng)力和電動(dòng)車(chē)的蓄電池必須有接近傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)的使用周期,那就是10年或16萬(wàn)km。早期的混合動(dòng)力車(chē),如豐田的Prius和本田的Insight大約是這個(gè)周期,它們采用的現(xiàn)有鎳金屬技術(shù),證明了其可靠性。也希望現(xiàn)在的鋰離子蓄電池技術(shù)能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。為什么不是現(xiàn)在?與常用的鎳氫蓄電池相比,鋰離子蓄電池的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于,具有較高的動(dòng)力和能量密度性能,同時(shí)具有較強(qiáng)的充電和放電效果。在向混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力及純電動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中,鋰離子蓄電池是必不可少的。
前景展望
盡管制造商和他們的蓄電池合作伙伴投入了大量資金,但一些工業(yè)和技術(shù)專(zhuān)家的觀點(diǎn)是鋰離子蓄電池并沒(méi)有代表電動(dòng)汽車(chē)的能源儲(chǔ)存的長(zhǎng)期未來(lái)方向,能夠認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)非常重要。
研發(fā)雪佛萊Volt車(chē)涉及到的一些主要問(wèn)題與鋰離子蓄電池包或未試驗(yàn)過(guò)的插電式充電技術(shù)的先進(jìn)性能沒(méi)有直接聯(lián)系。然而,具有能量效率的附件系統(tǒng)的研發(fā)已成為需要去克服的主要問(wèn)題,因?yàn)檫@些系統(tǒng)必須確保蓄電池的能量能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。在完全混合動(dòng)力汽車(chē)上的低牽引音響系統(tǒng)、低功率的前燈和尾燈、以及其它的附件系統(tǒng)都必須優(yōu)化,以便它們不會(huì)像普通汽車(chē)消耗的功率那么大。研發(fā)這些附件系統(tǒng)所需的成本和時(shí)間已成為通用研發(fā)團(tuán)隊(duì)感到頭痛的主要問(wèn)題之一。這些元件的成本成為了在鋰離子作為輕型汽車(chē)動(dòng)力源的快速發(fā)展過(guò)程中的攔路虎之一。然而,Volt車(chē)在2010年的發(fā)行和其它鋰離子完全混合動(dòng)力車(chē)及純電動(dòng)車(chē)在未來(lái)五年的發(fā)行時(shí),會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益,產(chǎn)生一個(gè)良性循環(huán)。即使本田和豐田在其新一代混合動(dòng)力汽車(chē)上堅(jiān)持使用鎳金屬蓄電池技術(shù)的決定會(huì)在短期內(nèi)產(chǎn)生一些影響,但新的鋰離子蓄電池技術(shù)會(huì)使混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量增加。同時(shí)我們也應(yīng)注意到,在未來(lái)的十年里,還有許多其它因素會(huì)刺激混合動(dòng)力車(chē)的需求,這些因素包括高的燃油價(jià)格,更嚴(yán)格的排放規(guī)定以及社會(huì)對(duì)環(huán)境更多的關(guān)心程度。
鋰離子蓄電池技術(shù)具有潛力成為純電動(dòng)城市汽車(chē)大量普及的催化劑。電動(dòng)車(chē)因其充電周期和行程范圍而具有的靈活性成為城市與郊外之間的交通可接受的解決辦法。世界上大多數(shù)城市正計(jì)劃制定更嚴(yán)格的措施限制常用汽車(chē)的入城條件,例如在倫敦就要收取擁堵費(fèi)。而且許多的倡議者提出,用核能或其它如風(fēng)能和太陽(yáng)能來(lái)充電的全電動(dòng)汽車(chē)才是唯一的真正的無(wú)碳輕型汽車(chē)。這意味著環(huán)境正在慢慢改變,將會(huì)在世界的許多城市中看到越來(lái)越多的純電動(dòng)車(chē)的出現(xiàn)。當(dāng)然仍有一些問(wèn)題有待解決,那就是全電動(dòng)汽車(chē)需要建立足夠的充電地點(diǎn),但比起氫燃料蓄電池車(chē)存在的問(wèn)題又要簡(jiǎn)單得多。在未來(lái)的六年多的時(shí)間內(nèi),雷諾被預(yù)測(cè)是生產(chǎn)全電動(dòng)汽車(chē)最多的廠家,到2014年,在全球上路的車(chē)輛會(huì)達(dá)到一百萬(wàn)輛。然而這個(gè)數(shù)字過(guò)于樂(lè)觀,因?yàn)镚I預(yù)測(cè)在2014年全球的電動(dòng)輕型汽車(chē)的產(chǎn)量不會(huì)超過(guò)10萬(wàn)輛。
由于鋰離子的功率和能量性能,它取代現(xiàn)有的鉛酸和鎳金屬混合蓄電池已成為必然趨勢(shì)。鋰離子蓄電池在其性能上取得的一步步進(jìn)步,至少讓純電動(dòng)車(chē)和完全混合動(dòng)力車(chē)在短至中期里占據(jù)著重要位置。外部的因素也有可能在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致該數(shù)字的快速上漲。即將出臺(tái)的環(huán)境保護(hù)立法,如歐洲計(jì)劃在2012年~2015年限制汽車(chē)的CO2排放達(dá)到120g/kg,以及加利福尼亞州的零排放計(jì)劃,均著眼于把公用車(chē)和私用車(chē)的消費(fèi)引入對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的大量需求上來(lái)。在中國(guó)對(duì)低排放汽車(chē)的快速需求的增長(zhǎng)會(huì)刺激對(duì)人們對(duì)電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)的潛在的巨大需求,以及會(huì)對(duì)應(yīng)用在汽車(chē)中的鋰離子蓄電池和附件的成本降低起到一定的作用。
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