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分享新能源汽車電池的動力源是什么?

2021-12-15 16:14:08

從全球新能源汽車的發展來看,其能源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、鉛酸電池和超級電容器,其中大部分超級電容器為輔助電源形式。 主要原因是這些電池技術尚未完全成熟或存在明顯不足。 與傳統汽車相比,在成本、動力和續航方面存在諸多偏差。 這也是制約新能源汽車發展的重要原因。 

鉛酸蓄電池,鎳氫蓄電池,鋰離子電池

鉛酸蓄電池

在所有電池技術中,鉛酸蓄電池的發展歷史最長久。該電池用金屬鉛作為負極,用氧化鉛作為正極。電池在放電過程中,正負兩極都會有硫酸鉛生成,硫酸在電解質溶液中既作為反應過程的反應物,也是反應過程的生成物。在過去的十來年里,關于鉛酸蓄電池的研究和發展主要集中在混合動力電動汽車的應用上。

鎳氫蓄電池

鎳氫電池工作是基于氧化鎳陽極和氫金屬負極釋放和吸收OH-。在過去鎳氫電池被視為電動汽車上的一種很好的臨時選擇,鑒于鋰離子電池存在著嚴重的安全問題。但是其50~70Wh/kg的能量密度并不能滿足電動汽車150~200Wh/kg的能量密度需求。同時鎳氫電池中鎳的較大成分占比限制了其未來的價格降低。因此,鎳氫電池并未作為一個可靠選擇。 

鋰離子電池

鋰離子電池是如今電動汽車上使用得最多的動力電池技術,這歸功于它的高能量密度和單體電池中增長的功率,使得這類電池以具有競爭力的價格發展出更小的質量和密度。目前,這些動力電池可以供電動汽車行使大約 150km。鋰離子電池的電極中插入了鋰,也就是說,電極材料是鋰離子的載體。研究表明電動汽車上使用的鋰離子電池功率(800~2000W/kg 和能量密度(100~250Wh/kg)都有所增加。 

超級電容器

如果電池既需要提供較長時間的存儲能量,又需要為發動機的起動或車輛起步提供短時間內的脈沖功率,則電池的設計需采用折中的解決方案。在每個電池單體中均需采用更的電極以增加總表面積。以此增加的電流分布在較大的電極面積上,可保持電池電 壓降滿足系統要求。如果功率需求可由其他設備提供, 電池可以使用更厚重的電極,在低倍率下達到能量存儲要求的同時獲得更好的耐久性。一種比較理想的方法是由超級電容器提供脈沖功率,電池僅提供能量存儲。超級電容器可以在較低的倍率下再充電,為下一次功率輸出做準備,或者利用制動能量回收充電。通過超級電容器充電后,電池可以在一個較寬的電池荷電狀態(SOC)范圍內工作,因為起動所需的功率已經存儲在超級電容器中。將電池和超級電容器結合使用,必然需要較為復雜的充電系統,因為電池和超級電容器的充、放電特性有著顯著區別,所以其充電截止電壓差別較大。因此,可能需要某種 DC/DC 變換器或者是開關器件對同一直流總線上的 2 個設備進行控制。


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