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动力电池发展趋势及能源管理技术

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:长期以来,动力电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。近年来,以锂离子动力电池为代表的先进动力电池,在能量密度、功率密度、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面取得了突破性进展,为电动汽车的发展注入了新的活力。当前,国际上各大电池公司纷纷投入巨资研发锂离子动力电池,并在技术上取得了系列重大突破。随着锂离子动力电池技术的不断发展,其在电动汽车上的应用前景被汽车企业普遍看好。

动力电池发展趋势及能源管理技术

长期以来,动力电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。通过不断的技术创新与技术改进,电池技术得到了飞速的发展。动力电池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢、钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料、磷酸铁锂等先进的绿色动力电池,动力电池在能量密度、功率密度、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面都取得了很大的进步。

不同类型的动力电池性能、价格具有明显差异,能适应不同的消费层次和满足不同的需要。铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池在未来一段时间内仍将是国内外电动汽车动力电池的主要类型,会共同占有电动汽车用动力电池的市场。燃料电池、锌空气电池、超级电容和超高速飞轮等电池技术以其独特的优势在经过一系列技术革新和发展后也将在一些特定的领域逐步得到应用和推广。

铅酸电池经过100多年的发展,技术成熟,初期采购成本比镍氢电池和锂离子电池要低得多,而且电池结构方面的新技术继续提高了铅酸电池的性能,因此在一段时间内铅酸电池仍然会被广泛地使用。目前,铅酸电池比较适合低速、低成本的电动车辆,我国绝大多数电动自行车的电池采用铅酸电池,低速短途电动汽车也广泛应用铅酸电池。目前我国多个省份已经开始放开对低速短途电动汽车的政策,在一定意义上将促进铅酸电池的应用。但是,铅及其化合物对人体有毒,而且铅酸电池性能大幅度提高的可能性不大,从长远来看,铅酸电池将被其他新型电池所取代。

镍氢电池和锂离子电池属于新型动力电池。在镍氢动力电池研发和产业化方面,日本走在了前列。目前,已经产业化的混合动力电动汽车普遍采用了镍氢电池,其使用寿命已经能够达到10年。镍氢电池以其功率密度高,技术成熟,在电动车辆动力电池中将被持续稳定地应用,今后研发的重点主要集中在提高镍氢电池的能量密度方面。(www.xing528.com)

在锂离子电池领域,随着锂离子电池材料的研究和发展,尤其是磷酸铁锂、钛酸锂等电极材料的出现,大大提高了锂离子电池的循环寿命,降低了电池的材料成本和使用成本,使锂离子电池成为近期内最有发展前途和推广应用前景的动力电池。

近年来,以锂离子动力电池为代表的先进动力电池,在能量密度、功率密度、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面取得了突破性进展,为电动汽车的发展注入了新的活力。目前,能量型锂离子动力电池的能量密度能够达到120W·h/kg以上,分别是铅酸电池和镍氢电池的3倍和2倍,电池组寿命达到10年或20万km,成本已降低至1美元/A·h左右,初步具备了产业化的条件。

当前,国际上各大电池公司纷纷投入巨资研发锂离子动力电池,并在技术上取得了系列重大突破。如美国的A123公司研制的锂离子动力电池,电池容量为23 A·h,循环寿命长达1 000次以上,能够以70 A电流持续放电,120 A电流瞬时放电,产品安全可靠;美国Valence公司研制的U-charge磷酸铁锂动力电池,除了能量密度高、安全性好以外,可在-20~60℃的宽温度范围内放电及储存,其质量也比铅酸电池轻了36%,一次充电后的使用时间是铅酸电池的2倍,循环寿命是铅酸电池的6~7倍。随着锂离子动力电池技术的不断发展,其在电动汽车上的应用前景被汽车企业普遍看好。在近两年国际车展上,各大汽车公司展出的绝大多数纯电动汽车和混合动力汽车都采用了锂离子动力电池。

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