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浅析LpT锂电池应用前景

导读: 现如今,汽车(HEV)保有量不断增加,从乘用车到公共交通领域,均已实现批量应用。

  ,现如今,汽车(HEV)保有量不断增加,从乘用车到公共交通领域,均已实现批量应用。

  1997年问世的丰田普瑞斯混合动力轿车目前全球累计销量达287万辆;混合动力公交客车也已在伦敦、巴塞罗那等欧洲城市运营;在国内公共交通领域,混合动力公交客车在各示范运营城市的保有量已占到“十城千辆工程”示范车辆总量的85%以上。

  混合动力汽车可使用更小排量的发动机,在汽车怠速等情况下关闭发动机,采用电池或电容作为储能单元回收制动能量,更有效地提高燃油经济性;与纯电动汽车相比,电机功率较小,可以减少车载动力电池组容量,续驶里程较长。而插电式混合动力汽车(PHEV)采用较大容量的电池组,纯电动行驶里程更长更节能,也是国家《节能与新能源产业规划(2012-2020)》中提到的与纯电动汽车并列的发展对象。

  在混合动力技术发展过程中,随着系统对储能系统要求的不断提高,储能单元也经历了从铅酸电池、镍氢电池、超级电容到锂离子电池的跨越。目前,混合动力汽车尤其是插电式混合动力汽车,大多采用锂离子电池作为储能系统,而超级电容在混合动力公交客车领域也有着较为广泛的应用。

  1.混合动力车与插电式混合动力车对储能系统的要求

  动力电池是混合动力汽车的基本储能单元,其性能直接影响到驱动电机的性能,从而影响整车性能。混合动力汽车动力电池使用情况不同于纯电动汽车,在工作时常处于非周期性充放电循环中,且通常装载的电池组容量较小,电池需具备高充放电倍率和效率,以及较高的比功率密度(W/Kg);此外,混合动力汽车需要频繁对电池进行充电与放电,充放次数因此较多,对大充放倍率下的循环寿命也提出更高要求。对插电式混合动力汽车而言,由于同时具有纯电动行驶工况及混合动力行驶工况,对电池的比能量密度(Wh/Kg)与比功率密度均有要求。

  2.常用储能单元对比

  国内混合动力公交客车早期使用镍氢电池作为储能单元,但其在高温放电效率、“记忆效应”、循环寿命、热管理及电池组管理等方面都存在着较难解决的问题;超级电容理论上充放电循环寿命长,可快速充电,也可提供很高的放电电流,但其缺点是能量密度低,混合动力公交客车在山地城市或者频繁起步加速的工况中,常出现电能耗尽情况,影响车辆动力和节油率;锂离子电池具有比镍氢电池更高的电压平台、能量密度、功率密度及更长的循环寿命,相对超级电容具有更高的能量密度与性价比,然而由于混合动力工况条件严苛,锂离子电池系统寿命,以及在极端情况下的安全问题均面临挑战。

  3.LpTO锂离子电池特性及应用前景

  钛酸锂(LTO)材料用于电池开发始于上世纪90年代,作为负极材料应用,相对碳负极有较大优势,近年来倍受关注。LTO是一种零应变材料,锂离子在嵌入与脱出时,晶格常数与体积变化都很小,循环性能极佳。LTO材料不与电解液发生反应,无SEI膜形成,LTO的电势也比锂金属高,不易析出锂枝晶,相比石墨负极锂离子电池具有更高的安全性能。

  混合动力用磷酸铁锂电池数据,6C充/6C放,100%DOD,室温循环至80%。

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