Inventarizácia a analýza klasifikácie batérií nových energetických vozidiel

Elektronický riadiaci systém batérie a motora sú tri kľúčové komponenty nových energetických vozidiel. Napájacia batéria je kľúčovým článkom a dá sa povedať, že je „srdcom“ nových energetických vozidiel.
S neustálym vývojom nových energetických vozidiel získavajú ľudia čoraz väčšiu pozornosť aj na batérie. Je to jeden z dôležitých faktorov obmedzujúcich vývoj nových energetických vozidiel. Aké sú typy napájacích batérií nových energetických vozidiel?
Olovená batéria
Olovená batéria (VRLA) je elektróda vyrobená hlavne z olova a jeho oxidov a elektrolytom je batéria v roztoku kyseliny sírovej. V stave nabitia olovených batérií je hlavnou zložkou kladnej elektródy oxid olovnatý a hlavnou zložkou zápornej elektródy je olovo; Vo vybíjanom stave je hlavnou surovinou pre pozitívne a negatívne síran olovnatý. Menovité napätie jednej olovenej batérie je 2.{3}}V, ktorá sa môže vybíjať na 1,5 V a nabíjať na 2,4 V; V aplikáciách je bežne pripojených šesť jednočlánkových olovených batérií, aby vytvorili nominálnu 12V olovenú batériu, ako aj 24V 36V, 48V atď.
Ako vyspelá technológia sú olovené batérie stále jedinými batériami pre elektrické vozidlá, ktoré je možné hromadne vyrábať kvôli ich nízkej cene a vysokej kapacite vybíjania. Špecifická energia, špecifický výkon a hustota energie olovených batérií sú však veľmi nízke a elektrické vozidlá poháňané týmito batériami nemôžu mať dobrú rýchlosť a dojazd.
Nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie
Nikel-kadmiová batéria (bežne označovaná ako NiCd, vyslovuje sa „nye cad“) je populárny typ batérie. Tento typ batérie využíva na výrobu elektrickej energie chemické produkty hydroxid nikelnatý (NiOH) a kovové kadmium (Cd). Aj keď je výkon lepší ako olovené batérie, obsahujú ťažké kovy a po použití môžu spôsobiť znečistenie životného prostredia.
Nikel-kadmiové batérie je možné nabiť a vybiť viac ako 500-krát, vďaka čomu sú ekonomické a odolné. Je to veľmi ideálna batéria napájaná jednosmerným prúdom s nízkym vnútorným odporom, nízkym vnútorným odporom, rýchlym nabíjaním, veľkým zaťažením a minimálnym kolísaním napätia pri vybíjaní. V porovnaní s inými typmi batérií dokážu nikel-kadmiové batérie vydržať prebíjanie alebo vybíjanie. Vybíjacie napätie nikel-kadmiových batérií sa mení v závislosti od ich vybíjacieho zariadenia. Batéria (článok) každej jednotky má približne 1,2 V a jednotky kapacity batérie sú Ah (ampérhodina) a mAh (miliampérhodina). Hraničná hodnota vybíjacieho ukončovacieho napätia sa nazýva "vybíjacie ukončovacie napätie". Vybíjacie ukončovacie napätie nikel-kadmiových batérií je 1,0/článok (článok je batéria každého modulu). Nízka rýchlosť samovybíjania, dlhá doba skladovania nikel-kadmiových batérií a nezhoršujúce sa vlastnosti. Po nabití možno úplne obnoviť pôvodné vlastnosti a možno ich používať v rozsahu teplôt od -20 stupňov do 60 stupňov . Vďaka použitiu kovových nádob na modulárne batérie sú odolné a odolné; Ak zvolíte úplne uzavretý spôsob, nedôjde k úniku elektrolytu, takže nie je potrebné elektrolyt dopĺňať.
Nikel-vodíkové batérie sú generované vodíkovými iónmi a kovovým niklom, s rezervou energie o 30 % vyššou ako nikel-kadmiové batérie. Sú ľahšie, majú dlhú životnosť, sú šetrné k životnému prostrediu, no ich cena je oveľa vyššia ako nikel-kadmiové batérie.
Nikel-vodíková napájacia batéria práve vstúpila do zrelej fázy a v súčasnosti je jediným batériovým systémom používaným v hybridných elektrických vozidlách, ktorý prešiel praktickým overením, komercializáciou a rozšírením. V súčasnosti tvoria 99 % trhového podielu hybridných batérií nikel-vodíkové batérie, ktoré predstavujú Prius od Toyoty v komercializácii. Japonské PEVE a Sanyo sú v súčasnosti poprednými svetovými výrobcami automobilových akumulátorov, pričom PEVE predstavuje 85% podiel na trhu vozidiel s hybridným pohonom. V súčasnosti všetky modely Prius od Toyoty a ďalšie veľké komerčné hybridné vozidlá Alphard a Estima, ako aj Civic a Insight od Hondy používajú niklovo-vodíkové napájacie batérie PEVE. Chang'an Jiexun, Chery A5, FAW Mercedes Benz, General Motors Grand Hyatt a ďalšie značky áut sú už v predvádzacej prevádzke, všetky využívajú nikel-vodíkové batérie. Batérie sa však nakupujú najmä zo zahraničia a aplikácia domácich nikel-vodíkových batérií v automobiloch je stále v štádiu výskumu a vývoja.
lítiová batéria
Lítiová batéria "je typ batérie, ktorý používa lítium kov alebo zliatinu lítia ako materiál zápornej elektródy a používa nevodný roztok elektrolytu. Lítiové batérie možno zhruba rozdeliť do dvoch kategórií: lítiové kovové batérie a lítiové batérie. Lítiové batérie nie sú obsahujú kovové lítium a sú nabíjateľné.
Lítiové batérie vo všeobecnosti používajú oxid manganičitý ako materiál kladnej elektródy a kov lítium alebo jeho zliatinový kov ako materiál zápornej elektródy s použitím nevodného roztoku elektrolytu.
Zloženie materiálov lítiových batérií zahŕňa hlavne: materiály kladných elektród, materiály záporných elektród, separátory a elektrolyty.
Spomedzi materiálov s kladnými elektródami sú najbežnejšie používanými materiálmi oxid lítny kobaltnatý, oxid lítno-mangánový, fosforečnan lítno-železitý a ternárne materiály (nikel-kobalt-mangánové polyméry). Materiály kladných elektród tvoria veľkú časť (hmotnostný pomer materiálov kladných elektród k materiálom záporných elektród je 3.: 1-4: Po prvé, kvôli priamemu vplyvu charakteristík materiálov kladných elektród na výkon lítium- iónové batérie, ich cena tiež priamo určuje cenu batérie.
V súčasnosti sú hlavnými materiálmi negatívnych elektród prírodný grafit a umelý grafit. Materiály negatívnych elektród, ktoré sa skúmajú, zahŕňajú intermetalické zlúčeniny, ako sú nitridy, PAS, oxidy na báze cínu, zliatiny cínu a nano negatívne elektródové materiály. Ako jedna zo štyroch hlavných súčastí lítiových batérií hrajú záporné elektródové materiály dôležitú úlohu pri zlepšovaní kapacity batérie a cyklickom výkone a sú jadrom priemyslu lítiových batérií.
Polyetylén je trhovo orientovaný membránový materiál. Polyolefín (PE) a polypropylén (PP) sú hlavné typy polyolefínových membrán. V štruktúre lítiových batérií je separátor jedným z kľúčových vnútorných komponentov. Výkon separátora určuje štruktúru a vnútorný odpor rozhrania batérie, čo priamo ovplyvňuje kapacitu, cyklovanie a bezpečnostný faktor batérie. Vynikajúci výkon separátora hrá dôležitú úlohu pri zlepšovaní komplexného výkonu batérie.
Lítium-železofosfátová batéria
Lítium-železofosfátová batéria označuje lítium-iónovú batériu s fosforečnanom lítno-železitým ako materiálom kladnej elektródy. Materiály kladných elektród lítium-iónových batérií zahŕňajú hlavne oxid lítno-kobaltový, oxid mangánu lítny, oxid lítium-nikelnatý, ternárne materiály, fosforečnan lítno-železitý atď. Medzi nimi je oxid lítno-kobaltnatý v súčasnosti katódovým materiálom používaným vo väčšine lítiových batérií.
Lítium-železnaté fosfátové batérie, ako dobíjacie batérie, majú vysokú kapacitu, vysoké výstupné napätie, dobrý cyklický výkon pri nabíjaní a vybíjaní, stabilné výstupné napätie, vysoké prúdové nabíjanie a vybíjanie, elektrochemickú stabilitu, bezpečné používanie (nebudú horieť ani explodovať v dôsledku nadmerného nabíjania a vybitie, nadmerné vybitie, skrat a iné prevádzkové chyby), široký teplotný rozsah, netoxické alebo menej toxické a žiadne znečistenie životného prostredia. Výber LiFePO4 ako kladnej elektródy pre lítium-železofosfátové batérie má dobré požiadavky na výkon, najmä na rýchlosť vybíjania (5-10C vybíjanie), stabilné vybíjacie napätie, bezpečnosť (nespaľovanie, bez výbuchu), životnosť (počet cyklov) a žiadne znečistenie životného prostredia. V súčasnosti je to najlepšia vysokonapäťová exportná batéria.
palivový článok
Fuel Cell je elektrochemické zariadenie na premenu energie pre nespaľovacie procesy. Vodík (a iné palivá) a kyslík sa nepretržite premieňajú na elektrickú energiu. Princíp činnosti spočíva v tom, že H2 sa oxiduje na H a e - pôsobením anódového katalyzátora. H a O2 produkujú v katódovej reakcii vodu, ktorá sa dostáva na kladnú elektródu cez membránu na výmenu protónov. Prúd e sa generuje cez vonkajší obvod a neustále reaguje, aby dosiahol zápornú elektródu. Hoci palivové články obsahujú slovo „batéria“, nie sú to tradičné zariadenia na uchovávanie energie, ale skôr typ zariadenia na výrobu energie, čo je najväčší rozdiel medzi palivovými článkami a tradičnými batériami.
Palivové články sú ideálnou „náhradou spaľovacích motorov“. Vodík je hlavným palivom pre palivové články. Z hľadiska bezpečnosti paliva je vodík netoxický a neškodný a produkt je voda, netoxický a neškodný, zelený a čistý. Hustota vodíka je nízka a keď vodík pod vysokým tlakom uniká a horí, vytvára pochodeň a nedifunduje do okolia. Preto je bezpečnosť vodíka vyššia ako bezpečnosť fosílnych palív, ako je zemný plyn a ropa. Z hľadiska výkonu je účinnosť premeny energie palivových článkov 50-70 % a hustota výkonu približne 3 kW/WL Hustota výkonu naftového motora je približne 1,3 kW/l, čo z neho robí ideálnu „náhradu za spaľovacie motory“. Energetická hustota palivových článkov môže dosiahnuť 500 Wh/kg so životnosťou približne 4000 cyklov a ich výkon je lepší ako u lítiových batérií.