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電池博客

鉛酸電池、股票配资世界對比

来源:未知    2019-01-14 16:46    點擊量:

动力電池是電动汽車的關鍵技術之一。1881年特魯夫(Gustave Trouve)制造出世界上第一輛電动三輪車時,使用的是鉛酸電池。目前,仍有不少混合动力汽車和純電动汽車采用新一代鉛酸電池。近十多年来,锂離子动力電池在電动汽車生産中得到應用,越来越顯示出其优越性。

美國学者麥斯J.A.Mas通過大量實验提出電池充電可接受的電流定理:1)對于任何給定的放電電流,電池的充電接受電流與放出容量的平方根成正比;2)對于任何放電深度,一個電池的充電接受比與放電電流的對數成正比,可以通過提高放電電流来增大充電接受比;3)一個電池经幾種放電率放電,其接受電流是各放電率接受電流之總和。也就是說,可以通過放電来提高的充電可接受電流。在蓄電池充電接受能力下降時,可以在充電的過程中加入放電来提高接受能力。

汽車动力電池的性能和壽命與很多因素有關,除了其自身的參數,如電池的極闆質量、電解質的濃度等外; 還有外部因素,如電池的充放電參數,包括充電方式、充電結束電壓、充放電的電流、放電深度等等 。这給電池管理系統BMS估計蓄電池的實際容量和SOC帶来很多困難,需要考慮到很多的變量。WG6120HD混合动力電动汽車的電池管理系統是建立在SOC數值的管理上。SOC (state of charge)指的是電池内部參加反應的電荷參數的變化狀态,反映蓄電池的剩餘容量狀況.这在國内外都已经形成統一認识.

1  鉛酸電池

鉛酸蓄電池是一個很複雜的化学反應系統。充放電電流的大小和它工作溫度等外部因素都會影響蓄電池的性能。計算電池的SOC值,并根據汽車的運行狀态以及其它的參數来确定汽車的運行模式,是電动汽車的一項關鍵技術。

鉛酸蓄電池的應用曆史最長,也是最成熟、成本售价最低廉的蓄電池,已實現大批量生産。但它比能量低,自放電率高,循環壽命低。當前存在的主要問題是其一次充電的行程短。近期開發的第三代圓柱型密封鉛酸蓄電池和第四代TMF(箔式卷狀電極)密封鉛酸蓄電池已经應用于EV和HEV電动汽車上。尤其是第三代VRLA蓄電池的低阻抗优點可以控制快速充電過程中的歐姆熱,延長電池的壽命。

脈沖分階段恒流快速充電方法能很好地适應混合动力汽車鉛酸蓄電池在變電流放電狀态下,充電時間短,使蓄電池荷電狀态 SOC 始終保持在 50%-80%範圍内的要求。試验表明,隻需要 196 秒,就可以使蓄電池電量從 50%C 充到 80%C。这種充電方法基本滿足了蓄電池的接受曲線,蓄電池的溫升較小,産生氣體少,壓力效應不大,而且充電時間短。

最优的充電方式是充電電流始終遵循固有充電接受曲線,在充電過程中,充電接受率保持不變,随着時間的增加,充電電流按固有充電接受曲線遞減(指數曲線遞減),这樣充電時間最短。脈沖去極化充電方法能實現快速、高效率充電,但設備昂貴,對某些蓄電池不适用。

日本公司開發的電动汽車用新型VRLA蓄電池,其電壓規格有單體2V和4V,采用貧液式和極闆水平設計.飯闆間的間距很小,不會出現電解液分層,脫落物質向下移动有極闆擋住,電池底部無脫落物堆積。

Ectreosorce公司的12V l12A·h電动汽車用水平蓄電池,其用3小時率放電質量比能量为50W·11/kg,80%Ⅸ)D(放電深度)的循環壽命大于900次。

德國陽光公司的電动汽車用鉛酸蓄電池采用膠體電解質設計,经檢測其6V、160A·h電池的預期壽命可达到4年,具有熱容量大、溫升小等优點.

美國Arias公司于1994年推出雙極性電动車用鉛酸蓄電池,其結構技術獨特。这種電池的工作電流隻垂直于電極平面而通過薄的雙電極,所以具有極小的歐姆電阻。美國BPC公司開發的雙極性電动車用鉛酸蓄電池技術參數为:組合電壓为180V,電池容量为60A·h,放電率比能量为50W·h/kg,循環壽命可达到1000次。

瑞典OPTLMA公司推出的卷式電动車用鉛酸蓄電池,産品容量为56A·h,啟动功率可达到95kW,比普通的195A·h的VRLA蓄電池啟动功率還要大,而體積小四分之一。

2  锂離子電池

  锂離子電池的特性和价格都與它的正極材料密切相關,一般而言,正極材料應滿足:⑴在所要求的充放電電位範圍内,具有與電解質溶液的電化学相容性;⑵溫和的電極過程动力学;⑶高度可逆性;⑷全锂狀态下在空氣中穩定性能好。随着锂離子電池的發展,高性能、低成本的正極材料研究工作在不斷地進行。目前,研究主要集中于锂钴氧化物、锂鎳氧化物和锂錳氧化物等锂的過渡金屬氧化物锂钴氧化物(LiCoO2)屬于 -NaFeO2 型結構,具有二維層狀結構,适宜锂離子的脫嵌.其制備工藝較为簡便、性能穩定、比容量高、循環性能好,其合成方法主要有高溫固相合成法和低溫固相合成法,還有草酸沉澱法、溶膠凝膠法、冷熱法、有機混合法等軟化学方法。锂錳氧化物是傳統正極材料的改性物,目前應用較多的是尖晶石型 LixMn2O4,它具有三維隧道結構,更适宜锂離子的脫嵌。锂錳氧化物原料豐富、成本低廉、無污染、耐過充性及熱安全性更好,對電池的安全保護裝置要求相對較低,被認为是最具有發展潛力的锂離子電池正極材料。

  20 世紀 90 年代,日本索尼公司首先研制成功電动汽車用,當時使用的是钴酸锂材料,存在着易燃易爆的缺點。目前中國信國安盟固利電源等公司研制出以錳酸锂为正極材料的 100Ah  动力股票配资世界,解決了钴酸股票配资世界的不足。

  截至 2006 年 10 月为止,全球已有 20 餘家汽車公司進行锂離子電池研發。如富士重工與 NEC 合作開發廉价的單體(Cell)錳系锂離子電池(即錳酸股票配资世界),在車載環境下的壽命高达 12 年、10 萬公里,與純電动汽車的整車壽命相當。東芝開發的可快速充電锂離子電池組,除了小型、大容量的特點之外,采用了能使納米級微粒均一化固定技術,可使锂離子均勻地吸附在蓄電池負極上,能在一分鐘之内充電至其容量的 80%,再经 6 分鐘便可充滿電。美國的主要電池廠 Johnson Controls 針對電动汽車需求特性的锂離子電池于 2005 年 9 月在威斯康星州 Milwaukee 設立研發地點,2006 年 1 月另出资 50%與法國電池廠 Saft 共同成立 Johnson Controls-Saft Advanced Power Solution (JCS)。JCS  于 2006 年 8 月承接了美國能源部(DOE)所主導 2 年 USABC(United States Advanced Battery Consortium)純電动車锂離子電池研發計劃合約,提供高功率锂離子電池。我國在锂離子電池方面的研究水平,有多項指标超過了USABC提出的2010年長期指标所規定的目标。從 1997 年開始産业化試验的蘇州星恒作为國家锂離子动力電池産业化示範工程項目基地 ,其研發的动力電池組已通過美國 UL 和歐盟獨立組織 Extra Energy 的測試認證,并在蘇州建成第一條动力锂離子電池的生産線并順利試産,目前已實現批量生産。

2008 年北京奧運會期間,有 50 輛長 12 米的锂離子電动客車在奧運中心區服務,这是國際上第一次大規模使用锂離子電池電动客車。電动大客車充電時間長,是这樣保證電动汽車運行不脫節的:電动汽車駛入充電站,兩隻機械手将汽車底盤里的電池組取出,放入待充通道,随即從已充通道取下充滿電的電池組,将其換入電动汽車的底盤中,整個過程隻需要 8 分鐘左右。

法國雪鐵龍、雷諾、标致汽車公司采用锂離子动力電池的電动商用車已完成用户測試運行。波爾多是法國電动汽車示範應用城市之一,有各類電动汽車 500  輛,主要應用于市政用車和電动小巴,并建有 20 個擁有電动汽車配套充電設施的停車場,其中有 16 個配置了快速充電裝置.股票配资世界的充電過程與鉛酸蓄電池不同。锂聚合物(Lipo)的集成塊,外部元件極少,由于集成塊本身極小(2mm×3mm),因此整個充電器也非常小。Lipo電池的充電過程是:當電池電壓非常低(0.5V)  時,用小電流充電,此電流的典型值小于0.1C (此處C是标稱電池容量),若電壓已足夠高,但低于4.2V,就用恒定電流對電池充電,多數廠家會指定在这一過程中1C的電流,電池上的電壓不會超過4.2V,在恒定電壓期間,经過電池的電流會緩慢下降,而電池的充電繼續進行。電池電壓达到4.2V,充電電流降到0.1C時,電池約充到80~90%,再轉變成對電池涓流充電。有兩個參數在充電器中可以調整,即正常的充電電流和涓流充電電流(當電池充“滿”時)。要注意的是選擇充電電流要謹慎,應保持充電電流低于廠家推薦的最大值。

法國電动汽車动力電池目前的使用以鉛酸蓄電池为主,第二代锂離子電动汽車已经投入測試運行。其電动汽車充電裝置采用傳導充電方式。傳導式充電方式包括常規充電裝置和快速充電裝置兩大類。常規充電由充電設施提供标準的民用交流電源接口,有簡單的漏電保護功能,为具有車載充電器的電动汽車充電,要 6~7  小時完成充電,應用較多。快速充電由充電機提供直流輸出为電动汽車進行快速充電,一

輛殘餘電量 25%的電动小汽車,25 分鐘可完成充電,快速充電應用較少,主要用于行业用户和街頭應急。

充電設施具有統一的充電接口,标準的交流電源接口是重要技術方向之一。采用普通家用插座加上一根帶专用插頭的充電专用電纜,就可为配有車載充電機的電动汽車提供交流電源。

锂離子动力電池技術還有待進一步發展。(1)目前各企业所公布的大部分純電动汽車锂離子電池是實验室測試數據,如加速性能、充電時間、持續里程數等,還須在複雜的外部環境實際運行下,進一步验證其可靠性,以及生産批量化質量控制。(2)锂離子電池所需材料未能有實質性的突破,且价格昂貴,占 到动力電池成本的 30%以上。如果在这一材料上實現規模化生産技術,即可大幅度降低成本。