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动力电池产业技术概览:锂电池仍将是主流

导读: 新能源汽车动力电池可以分为蓄电池和燃料电池两大类,蓄电池用于纯电动汽车(EV),混合动力电动汽车(HEV)及插电式混合动力电动汽车(PHEV);燃料电池专用于燃料电池汽车(FCV)。

  新能源汽车动力电池系统开发涉及材料、化学、机械、热力学、传热学、流体力学、电学、系统与控制多个学科,其关键技术包括电池组配技术、热管理技术、电能管理技术和安全管理技术等。车用动力电池系统技术已成为电动汽车走向普及的瓶颈,需要从材料开发、电池设计、生产制造、系统集成、商业模式等多方面进行探索和突破。

动力电池产业技术概览:锂电池仍将是主流

  1、新能源汽车动力电池的分类

  新能源汽车动力电池可以分为蓄电池和燃料电池两大类,蓄电池用于纯电动汽车(EV),混合动力电动汽车(HEV)及插电式混合动力电动汽车(PHEV);燃料电池专用于燃料电池汽车(FCV)。

  1.1蓄电池

  蓄电池在纯电动汽车中是驱动系统唯一动力源,主要有镍、镍氢和锂离子电池等。目前,锂离子电池处于高速发展阶段,在诸如日产Leaf、丰田普锐斯plug-in、特斯拉ModelS、通用Volt、福特FocusEV以及宝马i3等新能源汽车上都采用锂离子电池。此外,锂资源较为丰富,价格也不贵,可以说锂离子电池是蓄电池中目前最被市场看好的动力电池。4类蓄电池的性能比较见图1。

动力电池产业技术概览:锂电池仍将是主流

  1.2燃料电池

  燃料电池是燃料与氧化剂通过电极反应将其化学能直接转化为电能的装置。燃料电池不需要充电,具有比能量高、使用寿命长、维护工作量少以及能连续大功率供电等优点。另外,燃料电池汽车可达到与燃油汽车相同的续驶里程。

  根据电解质的不同,燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、溶融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池5类。目前,质子交换膜燃料电池在燃料电池汽车中的应用较多,是未来新能源汽车动力电池领域极具竞争力的电池类型。

  2、新能源动力电池产业技术概况

  由于不同类型新能源汽车中,车用动力电池的使用方式有较大区别,因此对于其性能要求有较大区别。HEV有汽油发动机作为动力来源,更强调加速性能和爬坡能力,因此更注重电池的比功率(要求高达800一1200W/kg);PHEV和EV完全以电池作为动力,更强调充电后的续驶能力,因而更关注电池的比能量(要求达到100一160Wh/kg)(见表1)。

动力电池产业技术概览:锂电池仍将是主流

  由于各自性能、材料、成本等存在显著差异,因此不同类型动力电池的使用前景不同。目前技术最成熟的是镍氢动力电池,但商业化最成功的是锂离子电池,燃料电池则被广泛视作远期目标。

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