1、電池單體
電(dian)池單(dan)體是直接將化(hua)學能轉化(hua)為電(dian)能的(de)基本單(dan)元裝置,包(bao)括電(dian)極、隔膜、電(dian)解質、外殼(ke)和端(duan)子(zi),并被設計成可充電(dian)。
2、電(dian)池模組
電池模(mo)組將一(yi)個以上電池單體按照串聯(lian)、并(bing)聯(lian)或串并(bing)聯(lian)方式組合,且只有一(yi)對(dui)正負極輸出端子(zi),并(bing)作(zuo)為電源使用的組合體
3、電池(chi)單元
電(dian)(dian)(dian)池單(dan)(dan)元由數十個電(dian)(dian)(dian)池單(dan)(dan)體或(huo)電(dian)(dian)(dian)池模組串聯在起(qi)(qi),構成(cheng)一(yi)個電(dian)(dian)(dian)池單(dan)(dan)元。由數個電(dian)(dian)(dian)池單(dan)(dan)元串聯在一(yi)起(qi)(qi),構成(cheng)動力(li)電(dian)(dian)(dian)池總成(cheng)。
4、CSC采集系(xi)統
每(mei)一個電(dian)池(chi)(chi)單(dan)元有多個CSC采(cai)集系統(tong),以(yi)監(jian)測(ce)其中每(mei)個電(dian)池(chi)(chi)單(dan)體或電(dian)池(chi)(chi)組單(dan)體電(dian)壓、溫度信息。
CSC采集(ji)系統(tong)將相關(guan)信息(xi)上報(bao)電池控制單元(BMU)并(bing)根據BMU的指(zhi)令執行單體電壓均衡(heng)。
5、電池控制單元
安裝于動力(li)(li)電(dian)池總成內部(bu),是電(dian)池管理系統核(he)心(xin)部(bu)件。電(dian)池控(kong)制單元(BMU)將單體電(dian)壓、電(dian)流、溫度及整(zheng)(zheng)車(che)高壓絕緣等信息(xi)上(shang)報(bao)整(zheng)(zheng)車(che)控(kong)制器(VCU)并根(gen)據∨CU的(de)指令完成對(dui)動力(li)(li)電(dian)池的(de)控(kong)制。
6、電池高(gao)壓分(fen)配單元
安(an)裝在動力電(dian)池總成(cheng)的正(zheng)負極輸(shu)出端,由高壓正(zheng)極繼(ji)電(dian)器(qi)(qi)、高壓負極繼(ji)電(dian)器(qi)(qi)、預(yu)充(chong)繼(ji)電(dian)器(qi)(qi)、電(dian)流(liu)傳感器(qi)(qi)和預(yu)充(chong)電(dian)阻等組成(cheng)。
7、維修開關
位于動力電池(chi)總成中間表面位置(zhi),打開(kai)駕駛室內(nei)副儀表手套箱開(kai)關,可操(cao)作維修開(kai)關。在高壓零部件(jian)檢查和維護前斷(duan)開(kai)維修開(kai)關可以(yi)確保切斷(duan)高壓。
1、汽車(che)和摩(mo)托車(che)行業
主要是為發動機的(de)起動點火和車(che)載電子設備的(de)使用提供(gong)電能。
2、工業電力系統
用(yong)于輸變電站、為動力(li)機組提(ti)供合閘電流,為公(gong)共設(she)施提(ti)供備用(yong)電源以及通訊用(yong)電源。
3、電動汽(qi)車和電動自行車行業
取(qu)代汽油和柴油,作為(wei)電(dian)動汽車或電(dian)動自行(xing)(xing)車的行(xing)(xing)駛(shi)動力電(dian)源。
4、軍事(shi)領域
由于高科技(ji)(ji)在軍事上的廣(guang)泛應用,現(xian)代戰(zhan)(zhan)爭(zheng)已成為(wei)以數字化、信息(xi)化武器(qi)為(wei)主的高科技(ji)(ji)戰(zhan)(zhan)爭(zheng)。這種(zhong)戰(zhan)(zhan)爭(zheng)模式使得高效、高比能量密(mi)度(du)和可快速充(chong)填燃料的軍用能源(yuan)成為(wei)現(xian)代戰(zhan)(zhan)場(chang)上的迫切需要(yao)。當今(jin)世界各國對高能動力電(dian)(dian)池的技(ji)(ji)術開發一直在緊(jin)張進行,如新(xin)型鉛酸電(dian)(dian)池、鋰離(li)子電(dian)(dian)池和燃料電(dian)(dian)池的使用。
鉛酸蓄電池
鎳(nie)鎘蓄電池
鎳氫(qing)蓄電池
鐵鎳(nie)蓄電池
鈉氯化鎳(nie)蓄電池
銀鋅蓄電(dian)池
鈉硫蓄電池
鋰蓄電池
空氣(qi)蓄電池
燃料(liao)電池
太陽(yang)能蓄(xu)電池
超容量電容器
飛輪電池(chi)
鈉硫電池
1、動力電(dian)池電(dian)壓(ya)
動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)分為(wei)端電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)、開路(lu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)、額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)、充電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)和(he)放電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)正極(ji)(ji)和(he)負極(ji)(ji)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)位差(cha)即(ji)為(wei)端電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya),在沒有負載情(qing)況下(xia)的(de)(de)端電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)叫開路(lu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya),電(dian)(dian)池(chi)(chi)在工(gong)作時(shi)輸出的(de)(de)標準電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)即(ji)為(wei)額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya),電(dian)(dian)池(chi)(chi)充電(dian)(dian)時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)極(ji)(ji)限值就是充電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya),放電(dian)(dian)時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)極(ji)(ji)限值是放電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。
2、動力電池容(rong)量
容量(liang)(liang)是指電(dian)池在一定(ding)放(fang)(fang)電(dian)條件下所能放(fang)(fang)出的(de)電(dian)量(liang)(liang),用符號C表示,單位常用為A?h或(huo)mA?h,等于放(fang)(fang)電(dian)電(dian)流與(yu)(yu)放(fang)(fang)電(dian)時(shi)間的(de)乘積。容量(liang)(liang)可以分為理論容量(liang)(liang)、標稱容量(liang)(liang)與(yu)(yu)額定(ding)容量(liang)(liang)。
3、動力電池(chi)能量和能量密(mi)度(du)
電池的(de)能量是指在一定(ding)放電制度(du)下,電池所(suo)能輸出的(de)電能,單(dan)位(wei)為Wh或kWh,它影(ying)響電動汽車的(de)行駛距離。
能(neng)量(liang)(liang)(liang)密度(du)是指單位質量(liang)(liang)(liang)或單位體(ti)積的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)所能(neng)輸出的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang),相應(ying)的(de)(de)也(ye)被稱為質量(liang)(liang)(liang)比(bi)能(neng)量(liang)(liang)(liang)或體(ti)積比(bi)能(neng)量(liang)(liang)(liang)。在電(dian)(dian)動汽車應(ying)用方(fang)面,電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)比(bi)能(neng)量(liang)(liang)(liang)影響電(dian)(dian)動汽車的(de)(de)整(zheng)車質量(liang)(liang)(liang)和續駛里程,而(er)體(ti)積比(bi)能(neng)量(liang)(liang)(liang)影響到電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)布置空間(jian)。
4、動力電(dian)池(chi)功率(lv)與功率(lv)密度
功率是(shi)指(zhi)在(zai)一(yi)定的放電制度下,單(dan)位時間內電池輸出的能量(liang),單(dan)位為W或(huo)kW。
功(gong)率密度又稱比(bi)功(gong)率,是單位質量或(huo)單位體積電(dian)池輸出的(de)功(gong)率,比(bi)功(gong)率是評價電(dian)池及電(dian)池包是否(fou)滿足電(dian)動汽車(che)加(jia)速和爬(pa)坡(po)能力的(de)重(zhong)要指標。
1、超長壽(shou)命
長壽(shou)命(ming)(ming)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池的(de)循(xun)環壽(shou)命(ming)(ming)在300次(ci)左右,最高(gao)也(ye)就500次(ci),而目前生產的(de)磷(lin)酸(suan)鐵鋰動力(li)電(dian)池,最好(hao)的(de)電(dian)池循(xun)環壽(shou)命(ming)(ming)可達到(dao)2000次(ci)以上(shang),標準(zhun)充電(dian)(5小時率)使用,可達到(dao)2000次(ci)。同(tong)質量的(de)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池是“新半年(nian)(nian)(nian)、舊半年(nian)(nian)(nian)、維(wei)護(hu)(hu)維(wei)護(hu)(hu)又半年(nian)(nian)(nian)”,最多也(ye)就1~1.5年(nian)(nian)(nian)時間,而磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池在同(tong)樣(yang)條件下使用,將(jiang)(jiang)達到(dao)7-8年(nian)(nian)(nian)。綜(zong)合考慮,性能價格比將(jiang)(jiang)為鉛(qian)酸(suan)電(dian)池的(de)4倍以上(shang)。
2、使用安全(quan)
磷酸(suan)鐵鋰(li)完全(quan)解決了鈷酸(suan)鋰(li)和錳酸(suan)鋰(li)的(de)安全(quan)隱(yin)患問(wen)題(ti),鈷酸(suan)鋰(li)和錳酸(suan)鋰(li)在強(qiang)烈(lie)的(de)碰(peng)撞(zhuang)下會(hui)產生爆炸(zha)對消費者的(de)生命安全(quan)構成威脅,而磷酸(suan)鐵鋰(li)以經(jing)過嚴(yan)格的(de)安全(quan)測試即(ji)使在最惡劣(lie)的(de)交通事故中(zhong)也不會(hui)產生爆炸(zha)。
3、可大電流2C快速充(chong)放電
在(zai)專(zhuan)用充(chong)電(dian)器(qi)下(xia),1.5C充(chong)電(dian)40分鐘內即可(ke)使電(dian)池(chi)充(chong)滿,起動電(dian)流可(ke)達2C,而鉛酸電(dian)池(chi)現在(zai)無此性(xing)能。
4、耐高溫
磷酸鐵鋰電熱峰值可(ke)達(da)350℃~500℃而錳酸鋰和鈷(gu)酸鋰只在200℃左右。
5、大容量(liang)
動力電池(chi)相比傳統的(de)汽(qi)車電池(chi)容量要大(da)許多,一般的(de)動力電池(chi)都至少(shao)能(neng)帶(dai)動汽(qi)車跑150km以(yi)上(shang),好的(de)動力電池(chi)則可以(yi)達到300km以(yi)上(shang)。
6、無記憶效應
傳統(tong)的鎳鎘(ge)電池具有(you)記憶效應,因(yin)此容易導致(zhi)電池容量降(jiang)低(di)。動力電池則無需擔心(xin),可以(yi)隨用隨充。
7、體積小、重量(liang)輕
動力電池由于(yu)采取了新技術,相比(bi)傳統又沉又大的(de)電池來說,體(ti)積更小,重量更輕。
1、性(xing)質不(bu)同(tong)
動(dong)力電(dian)(dian)池是(shi)指為交通運輸工具提供(gong)動(dong)力的(de)電(dian)(dian)池,一(yi)(yi)般是(shi)相(xiang)對于(yu)為便攜(xie)式電(dian)(dian)子設(she)備提供(gong)能量的(de)小型電(dian)(dian)池而(er)言;而(er)普通電(dian)(dian)池是(shi)一(yi)(yi)種以鋰(li)(li)金屬或鋰(li)(li)合(he)金為負極(ji)材料,使用非水電(dian)(dian)解(jie)質溶液的(de)一(yi)(yi)次(ci)電(dian)(dian)池,與可充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池鋰(li)(li)離子跟(gen)鋰(li)(li)離子聚(ju)合(he)物(wu)電(dian)(dian)池是(shi)不(bu)一(yi)(yi)樣。
2、電(dian)池容量不同
在都是新電(dian)(dian)池(chi)(chi)的情(qing)況下,用放電(dian)(dian)儀(yi)測試電(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)(rong)量,一般(ban)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)的容(rong)(rong)量在1000-1500mAh左右(you);而普(pu)通電(dian)(dian)池(chi)(chi)的容(rong)(rong)量在2000mAh以上,有的能到(dao)3400mAh。
3、放電功率不(bu)同(tong)
一顆4200mAh的動(dong)力電(dian)(dian)(dian)池(chi)可以在短(duan)短(duan)幾分(fen)鐘內將電(dian)(dian)(dian)量放光,但是普(pu)通(tong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)完全做不到,因此普(pu)通(tong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的放電(dian)(dian)(dian)能(neng)力完全無法與動(dong)力電(dian)(dian)(dian)池(chi)相比。動(dong)力電(dian)(dian)(dian)池(chi)與普(pu)通(tong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)最大(da)的差別(bie),在于其放電(dian)(dian)(dian)功率大(da),比能(neng)量高。由于動(dong)力型電(dian)(dian)(dian)池(chi)主要(yao)用途(tu)為車用能(neng)源供給,所(suo)以相較于普(pu)通(tong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)要(yao)有更(geng)高的放電(dian)(dian)(dian)功率。
4、應用不同
為(wei)(wei)電(dian)動汽車(che)(che)提供驅動動力的(de)(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)被稱為(wei)(wei)動力電(dian)池(chi)(chi),包括傳統的(de)(de)(de)鉛酸電(dian)池(chi)(chi)、鎳氫電(dian)池(chi)(chi)以及新(xin)興的(de)(de)(de)鋰離子動力電(dian)鋰電(dian)池(chi)(chi),分為(wei)(wei)功率型動力電(dian)池(chi)(chi)(混合動力汽車(che)(che))以及能量型動力電(dian)池(chi)(chi)(純電(dian)動汽車(che)(che));手機、筆記本(ben)電(dian)腦等(deng)消費電(dian)子產品使用的(de)(de)(de)鋰電(dian)池(chi)(chi)一般(ban)統稱為(wei)(wei)鋰電(dian)池(chi)(chi),以區別于電(dian)動汽車(che)(che)用的(de)(de)(de)動力電(dian)池(chi)(chi)。
固態(tai)鋰電池(聚合物固態(tai)電池)研發應用現狀(zhuang)
法(fa)(fa)國Bollore:全固態(tai)二次(ci)電(dian)池(LMP),負極材料采用金屬(shu)鋰,電(dian)解(jie)質采用聚(ju)合物(wu)(PEO 等)薄膜,目(mu)前已經批(pi)量(liang)應(ying)用在法(fa)(fa)國的 EV,共享服務汽車“Autolib”和小型電(dian)動巴士“Bluelus,總體應(ying)用超過(guo)3000 輛(liang)。
美國(guo)Seeo:全固(gu)體二次電池采用大創公司的干(gan)聚合物薄膜,提(ti)供(gong)的樣品電池組能量(liang)密(mi)度(du)為(wei) 130-150Wh/kg,2017 年能量(liang)密(mi)度(du)能達到300Wh/kg,尚未(wei)推(tui)廣應用。
CATL:目前已經設計制(zhi)造(zao)出了容(rong)量為 325 mAh的(de)(de)聚合物電芯,表現出較好(hao)的(de)(de)高溫循環(huan)性(xing)能,尚(shang)未推廣應用(yong)。
中(zhong)科(ke)院青(qing)島能(neng)源所:開發(fa)的大容(rong)量固態聚合物(wu)鋰電池“青(qing)能(neng) I 號(hao)”完(wan)成深海(hai)科(ke)考,其能(neng)量密度(du)超過 250 Wh/kg,500次(ci)循環容(rong)量保持(chi) 80%以上,在多次(ci)針刺和擠壓等苛刻測試條件(jian)下保持(chi)非常好的安全性能(neng)。“青(qing)能(neng) II號(hao)”也已經研發(fa)成功,能(neng)量密度(du)高達(da) 300 Wh/kg,尚未推(tui)廣(guang)應用(yong)。
此外,固(gu)態(tai)鋰電(dian)(dian)(dian)池中,硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(鋰硫(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)池)由于具有較高的能量(liang)密度和低廉的成(cheng)本(ben),有著巨大(da)的開發(fa)潛力,豐(feng)田(tian)、三星、CATL、豐(feng)田(tian)等國(guo)內(nei)外企(qi)業均紛紛加速布局,這(zhe)其中以豐(feng)田(tian)技術最為領先(xian)。豐(feng)田(tian)在(zai)2010年(nian)就推出硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池,2014年(nian)其實驗原型能量(liang)密度達到(dao)(dao)(dao)400Wh/kg,截止到(dao)(dao)(dao)2017年(nian)初(chu),豐(feng)田(tian)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池專利(li)數量(liang)達到(dao)(dao)(dao)30件,遠高于其它企(qi)業。據豐(feng)田(tian)高管透露,豐(feng)田(tian)或將在(zai)2020年(nian)實現硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池的產(chan)業化(hua)。國(guo)內(nei)企(qi)業CATL在(zai)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池方面相(xiang)對領先(xian),正加速開發(fa)純電(dian)(dian)(dian)動汽車用的硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)全固(gu)態(tai)鋰金屬電(dian)(dian)(dian)池。
固態鋰電(dian)池(chi)(硫化(hua)物固態電(dian)池(chi))研發現狀
豐田:2010年(nian)開始推(tui)出固態電池,2014年(nian)其實(shi)驗原型能量密度達到400Wh/kg。
三星日本研(yan)究所:利用(yong)硫(liu)化物類固體(ti)電(dian)解質試制出2000mAh、175Wh/kg的(de)壓層(ceng)型全(quan)固態二次電(dian)池。
Sakti3(美國):2015年(nian)獲得(de)英國家電(dian)巨頭戴(dai)森1500萬美元的投資,其開發(fa)(fa)的固態(tai)電(dian)池以(yi)陶瓷等為電(dian)解質,金屬鋰或鋰類合金為負極,能量密(mi)度(du)達到(dao)1000Wh/L,目前仍處于研發(fa)(fa)階段。
清陶(tao)能(neng)源:公司(si)核心在于高固含量的(de)全陶(tao)瓷隔膜和無機固體電解質(zhi)的(de)開發和生(sheng)產。目前團隊(dui)已經和北汽(qi)開展合作進行中(zhong)試(shi),未(wei)來可能(neng)作為北汽(qi)電動車的(de)重要組(zu)件。
CATL:主要研發(fa)方向是硫化物電解質,采用(yong)正極(ji)包覆方法,解決(jue)了(le)(le)界面反應(ying)問題,熱壓(ya)方式降低(di)了(le)(le)界面電阻。