浅析锂离子电池在电动汽车中的应用

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锂电池在新能源汽车中的应用

锂电池在新能源汽车中的应用

锂电池在新能源汽车中的应用摘要:动力锂电池具有非常高的能量存储密度,能够有效提升新能源汽车的续航能力,提高新能源汽车性能,同时其在环保节能性能方面也极其良好,对于实现汽车行业的可持续发展以及环保节约型社会建设都有着积极的促进作用。

因此文章就对磷酸铁锂电池和三元锂电池在当下新能源汽车应用进行了探讨分析。

以供参考。

关键词:新能源汽车;磷酸铁锂电池;三元锂电池;应用1磷酸铁锂电池在新能源汽车中的应用磷酸铁锂电池所用的正极材料为磷酸铁锂,其具有耐高温、耐久性强等优点同时,由于其中不含有贵金属,所以其价格也相对低一点,在当下是最为主要的新能源汽车动力电池。

如图1所示为磷酸铁锂电池的结构式示意图,左侧为LiFePO4,呈橄榄石结构,中间和右侧则分别为复合膜和石墨。

正极和负极分别与铝箔和铜箔连接。

在充电过程中正极中会分解出锂离子,之后再由电解质移动到负极,嵌入碳层的微孔中;在放电过程中,碳层微孔中的锂离子,又会通过电解质回到正极。

在此过程中,锂离子返回正极的量与电池的放电容量成正比例关系。

图1磷酸铁锂电池内部结构作为锂电池,正负极材料的性质直接影响电池的综合性能,以磷酸铁锂为正极的锂电池虽然在近几年来才迅速发展,但是其在安全性、耐久性、价格等方面的优势导致其成为当下行业中的热门。

在现阶段,以该类电池作为动力电池的企业在整个企业中占比超过30%,并且增长极其迅速。

尤其是比亚迪在磷酸铁锂电池方面的研发速度非常快,在该方面取得了极大的技术成果,比亚迪所生产的新能源车辆已经远销欧美国家[1]。

比如刀片电池,其属于超级磷酸铁锂电池,与以往的磷酸铁锂电池相比,该类电池的排布如同刀片插入电池包,因此被叫做刀片电池。

该电池将动力电池的电芯加长,使单个电芯形状扁平、窄小,可通过多个“刀片”捆扎形成模组,通过该种结构,能够有效促进电池能量密度的增加。

但是该类电池的生产难度相对较高,极片涂布、辊压难度非常大,在制造中必须具备极高的精度和速度。

锂离子电池在新能源汽车中的应用研究

锂离子电池在新能源汽车中的应用研究

锂离子电池在新能源汽车中的应用研究随着环境问题的加剧和能源需求的增长,新能源汽车逐渐成为了解决交通污染和能源紧缺的重要选择。

作为新能源汽车的核心技术之一,锂离子电池无疑具有巨大的潜力。

本文将重点探讨锂离子电池在新能源汽车中的应用,并通过研究分析其优缺点及未来发展方向。

首先,锂离子电池作为一种轻量化、高能量密度的电池技术,被广泛应用于新能源汽车。

与传统的铅酸电池相比,锂离子电池具有更高的能量密度,可以提供更长的续航里程,并且具备更好的性能稳定性。

锂离子电池的高能量密度和轻量化特点,使得新能源汽车的整体重量得以减轻,提高了整车的能效比和行驶性能。

其次,锂离子电池还具备充电性能优异的优点。

充电性能是衡量电池性能的重要指标之一。

锂离子电池的充电过程可以实现高速充电和快速充电,这大大缩短了新能源汽车的充电时间,提高了用户的使用体验。

同时,锂离子电池还具备循环寿命长和低自放电特性,能够有效延长电池的使用寿命。

这种优异的充电性能为新能源汽车的实际应用提供了便利和可靠性。

然而,锂离子电池在新能源汽车中仍存在一些亟待解决的问题。

首先,锂离子电池的安全性仍然是一个关键问题。

由于锂离子电池的正极材料存在着热失控和爆炸的风险,需要采取一系列的安全措施来降低风险。

其次,锂离子电池的成本相对较高,限制了其广泛应用。

为了降低成本,需要进一步改进生产工艺和提高电池材料的性能。

最后,锂离子电池的充电时间仍然较长,需要进一步研究和开发快速充电技术,以提高用户的使用便利性。

为了解决上述问题,未来锂离子电池在新能源汽车中的应用需要朝着以下几个方向进行研究和发展。

首先,需要进一步优化锂离子电池的化学成分和结构设计,提高电池的安全性能。

其次,需要推动锂离子电池生产工艺的创新和进步,降低电池的制造成本。

再次,应该加大对电池材料的研发力度,提高其容量和循环寿命,以提高整体能量密度。

最后,需要加强充电技术的研究,开发出更快速充电的解决方案,满足用户快速充电的需求。

锂离子电池在电动汽车中的应用现状及发展综述

锂离子电池在电动汽车中的应用现状及发展综述

锂离子电池在电动汽车中的应用现状及发展综述摘要:近年来人们是水平的提高,对汽车需求量也在逐年增多。

随着全球环境污染问题的日益突出和传统燃料资源的枯竭,电动汽车正逐渐成为人们日常出行的一种新方式,其主要的动力来源是电池。

而锂离子电池由于具有高功率密度、较高的能量密度、寿命长、循环性能好等特点,逐渐成为电动汽车主要的能量储存装置。

目前,大力推动锂电池、电化学储能、电动汽车等新能源领域重要技术和基础装备的发展,逐步降低对石化能源的依赖,探索出一条可持续能源安全路径是全球诸多国家的重要战略方向。

本文就锂离子电池在电动汽车中的应用现状展开探讨。

关键词:锂离子电池;电动汽车;电池管理系统引言作为新能源汽车主导的电动汽车具有污染低,效率高,噪音低,不依赖汽油,结构相比传统内燃机汽车更简单等优点。

电池是纯电动汽车的关键核心部件。

锂离子动力电池以其工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆性、无污染、外形多样等优势,成为了纯电动汽车动力电池的主流之选,但在续航里程、充电时间、安全性等方面仍存在问题。

1锂离子电池工作原理锂离子电池的构成包括正极、隔膜、负极、有机电解液及电池外壳。

按照正极材料不同,电动汽车行业使用比较广泛的锂电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池。

以磷酸铁锂电池为例,正极材料采用磷酸铁锂,负极采用石墨,聚合物隔膜把正负极分开,带电荷的锂离子在其中能够自由移动。

其工作原理如下:充电:LiFePO4-xLi+-xe-→xFePO4+(1-x)LiFePO4;放电:FePO4+xLi++xe-→xLiPO4+(1-x)LiPO4。

充电时,带正电荷的锂离子从正极磷酸铁锂上出发,穿过隔膜到达负极的层状石墨上,并被储存在那里。

这样,电池就完成了充电。

当电池放电时,也就是当能量以电能的形式从电池中释放出来时,锂离子通过电解液,从负极出发,穿过隔膜返回到正极。

电机会将电能转化为机械能,从而让汽车行驶。

2锂离子动力电池的性能锂离子动力电池使用时优势较多,具有安全、可靠及兼顾充电效率等方面的性能。

剖析锂离子电池在纯电动汽车中的应用

剖析锂离子电池在纯电动汽车中的应用

剖析锂离子电池在纯电动汽车中的应用【陆地方舟电动汽车网】与氢相比,锂金属拥有高的电化学还原电位(3.045V)和最低的原子质量数(6.94),这就使得匹配合适的正极后,可构建出3V的电池。

20世纪70年代锂原电池(lithium primary cell)被发明出来后,便掀起了研究二次锂离子电池(secondary lithium cell)的热潮。

但锂金属对水分的高活性制约液态电解质的使用,这一问题是当时发展锂电池面对的主要问题。

20世纪70年代末期,牛津大学的研究者发现锂可以与钴或者镍的晶格互相渗透(吸收),形成LiC002或者LiNi02,这一发现为锂离子电池的诞生铺平了道路。

锂与碳(以石墨或焦炭的形式)结合后形成锂碳化合物(LixC作为负极,锂的金属氧化物作为正极,这样就避免了纯锂金属的使用。

石墨能够与锂金属合成LiC6。

多数锂离子电池正极或采用分层的氧化物(layered oxide),或采用磷酸铁锂。

层状的氧化钴正极十分昂贵,但性能是最好的。

廉价的镍酸锂也可以用来作为正极,但其结构更复杂,它的性能与氧化钴基本类似。

由于锰金属价格低廉、取材范围广且毒性较低,锰基锂离子正极(如LiMn204或者LiMn02)也有应用。

磷酸铁锂( LiFeP04)由于其稳定的放电特性和高性价比成为新一代的正极材料。

图示为采用LiCoO2为正极的电池放电过程示意图。

电池放电过程中,负极释放的锂离子(Li+)穿过有机电解液转移到正极上。

在正极上,锂离子迅速发生反应形成锂化合物。

这一过程完全可逆。

电极上发生的化学反应如下。

其中负极上的化学反应为在正极上,电池充电时,锂离子从正极穿过电解液转移到负极,放电时与之相反。

锂离子电池的标称单体电压( nominal cell voltage)为3.6V,这是3块镍氢或镍镉单体电池的电压和。

锂离子电池具有高比能量、高比功率、高能量效率、高温工作性能好和低自放电率的特点。

锂离子电池的零部件是可循环利用的。

锂离子电池在电动汽车行业的应用现状与展望

锂离子电池在电动汽车行业的应用现状与展望

锂离子电池在电动汽车行业的应用现状与展望随着全球对环保和可再生能源的重视,电动汽车正成为替代传统燃油汽车的主流选择。

而对于电动汽车来说,锂离子电池是不可或缺的重要组成部分。

当前,锂离子电池已广泛应用于电动汽车和混合动力车,其市场需求日益增加。

本文将探讨锂离子电池在电动汽车行业的应用现状以及展望。

一、锂离子电池在电动汽车行业的应用现状目前,大部分电动汽车采用的是锂离子电池。

这主要是由于锂离子电池的优点:1.高能量密度:锂离子电池比铅酸蓄电池和镍氢电池等其它电池具有更高的能量密度,可以储存更多的电能。

2.长寿命:锂离子电池具有更长的使用寿命。

同时,它们的充电和放电效率也相对较高,这保证了电池供能的稳定性。

3.较小的体积和重量:锂离子电池的体积和重量比传统电池更轻,可以减少车辆的整体重量,提高车辆的行驶效率和续航里程。

另外,与其它类型的电池相比,锂离子电池的环保性也更高,因为它们不含重金属或汞等有害物质。

锂离子电池在电动汽车行业中的应用越来越广泛,全球各大汽车厂商都在不断推出新款和升级版的电动汽车。

其中,特斯拉Tesla的Model S、Model X和Model 3均采用了锂离子电池作为其能源来源。

值得一提的是,特斯拉还推出了大型电池储能系统——Powerwall和Powerpack,这些储能系统可以存储太阳能和风能等再生能源,使其能够在需要时供应给家庭和企业使用。

二、锂离子电池在电动汽车行业的展望随着科技的不断进步,锂离子电池在电动汽车行业中的应用前景非常广阔。

未来,锂离子电池的发展重点将放在以下几个方面:1.提高电池能量密度:随着技术的进步,电池能量密度将逐渐提高,这将帮助电动汽车实现更长的续航里程。

2.降低电池成本:车辆的整体成本中最大的贡献者是电池。

因此,降低电池成本将帮助电动汽车在市场上更具竞争力。

3.加强电池可靠性:电池的可靠性将是电动汽车的一个重要因素。

电池在使用中可能会发生故障,因此需要加强检测和制造过程的准确性。

锂离子电池在电动汽车中的应用

锂离子电池在电动汽车中的应用

锂离子电池在电动汽车中的应用【摘要】:在环境污染日益严重、能源消耗日益加剧的今天,能源成为了我们迫切需要解决的问题之一。

如今,新能源得到了人们的认同和推广,新能源汽车在汽车发展方向备受关注。

近年来,锂离子电池已被研究人员用在电动车上作为动力能源,成为电动车发展的一个新趋势。

相对以前的电池,锂离子电池中无镉、汞、铅三种元素,这与我们国家的可持续发展战略的要求相符合。

本文介绍了锂离子电池在电动汽车中的应用、特点及原理。

【关键词】:新能源、锂离子、汽车、应用近些年来,随着人们生活水平的提高及环境保护意识的的增强,人们都意识到能源是一个很值得关注的问题。

出于能源和环境的考虑,电动汽车在各国政府和汽车制造商的推动下得到了快速的发展,其中,纯电动汽车以其能真正实现“零排放”而成为电动汽车的重要发展方向1。

锂离子电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想动力源,它具有重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛,是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用蓄电池2。

缺点是价格较贵、安全性较差。

现已有的一些新型材料有:钴酸锂,锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等,他们很大程度上提高了锂离子电池的安全性。

1、锂离子蓄电池:1.1 锂离子蓄电池作为动力电池的简介:锂离子蓄电池是通过涂在电极上的活性材料存储和释放锂离子,即通过锂离子在电极活性材料上的脱附来存储电能。

锂离子动力蓄电池分为单体电池、模块和系统等三个层次,将若干个锂离子蓄电池的单体电池组合成带有监测电路、电气和通讯接口及通风散热功能的蓄电池管理系统。

动力蓄电池模块可由上百个单体电池串联及并联而成。

串联的目的是提高蓄电池模块总电压,并联的目的是提高蓄电池模块容量3,将这些锂离子电池用在车上作为动力源成为电动汽车的一个重要发展方向,目前已经有公司致力于这方面的研究和推广,成效显著。

1.2 锂离子蓄电池的特点4:锂离子电池有许多优越特性,比如高能量,较高的安全性,工作温度范围宽,工作电压平稳、贮存寿命长(相对其他的蓄电池)。

12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用研究

12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用研究

12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用研究12V低压锂离子蓄电池是一种新兴的电池技术,由于其轻量化、高能量密度、无记忆效应和长寿命等特点,越来越多的企业开始将其应用于电动汽车领域。

本篇文章旨在研究12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用。

一、锂离子电池的特点及其在电动汽车上的优越性锂离子电池广泛用于电动汽车,主要是因为其具有以下特点:1.高能量密度:相比于其他电池技术,锂离子电池的能量密度更高,能够提供更长的行驶里程。

2.轻量化:由于其较小的体积和重量,锂离子电池能够提高汽车的能效和性能。

3.无记忆效应:与镍氢电池和镉电池不同,锂离子电池不存在记忆效应,即在充电之前不需要完全放电,从而减少了充电时间。

4.长寿命:在合适的使用环境下,锂离子电池能够提供长时间的使用寿命,从而减少了更换电池的频率。

因为锂离子电池具有以上的特点,使得其在电动汽车领域有着不可替代的优越性。

二、12V低压锂离子蓄电池的结构和工作原理12V低压锂离子蓄电池与常见的电源输出12V DC电压相同,并通过BMS(电池管理系统)进行监测和管理。

锂离子蓄电池内部多由正极和负极电极材料、电解液和隔膜组成。

电极通过电化反应,形成正负极之间的电子流动。

电解液的主要作用是承担离子的传递,以维持电池内部的电中性。

隔膜的主要作用是防止正负极之间的直接接触,从而防止短路。

三、12V低压锂离子蓄电池的应用案例目前,有很多的电动汽车厂商选择12V低压锂离子蓄电池作为其主要能源解决方案。

例如,特斯拉在其电动汽车中使用的是NCA(三元锂钴铝)电池,是一款高效、高能量密度的电池。

通过将多个模块组合起来,实现对汽车电力系统的供电,保证电动汽车的通用性和安全性。

在市场上,有许多的12V低压锂离子蓄电池产品可供选择。

例如,Lithiumwerks公司的12V 100AH锂离子电池,能够提供更大的储能量和更快的充电速度,从而提高了汽车的续航里程和充电效率。

四、结论12V低压锂离子电池作为电动汽车领域的主要能源方案,其优越性在行业中已经得到了广泛的认可。

三元锂离子电池在电动汽车中的应用前景

三元锂离子电池在电动汽车中的应用前景

三元锂离子电池在电动汽车中的应用前景随着环境保护意识的增强和能源消耗的限制,电动汽车作为一种清洁、可持续的交通方式,正在逐渐成为未来的发展趋势。

在众多电动汽车电池技术中,三元锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命和较低的成本,被广泛看好并得到了广泛应用。

本文将探讨三元锂离子电池在电动汽车中的应用前景,并对其优势和挑战进行分析。

一、三元锂离子电池的优势1. 高能量密度:三元锂离子电池相较于其他电池技术,拥有更高的能量密度,可以提供更长的续航里程。

这使得电动汽车能够满足日常通勤和长途旅行的需求,大大提升了用户的使用体验。

2. 长循环寿命:三元锂离子电池具有较高的循环寿命,可以进行数千次充放电循环而不显著损失容量。

这种长久稳定的性能,使得电动汽车的使用寿命得以延长,减少了用户更换电池的频率和成本。

3. 较低的成本:相比于其他电池技术,三元锂离子电池的制造成本较低。

这主要得益于其材料的丰富性和生产工艺的成熟性,使得三元锂离子电池在大规模商业化生产中更具竞争力。

二、1. 推动电动汽车市场发展:三元锂离子电池的高能量密度和长循环寿命,满足了用户对于续航里程和电池寿命的需求,更好地满足了电动汽车市场的发展需求。

这将促使更多的用户转向电动汽车,进一步推动电动汽车市场的发展。

2. 加速电动汽车的普及:三元锂离子电池相比于其他电池技术具有更低的成本,这降低了电动汽车的销售价格,使得更多的用户可以承担得起电动汽车。

这有助于电动汽车的普及化,提高其市场渗透率。

3. 促进能源结构优化:电动汽车的普及将减少对传统燃油的依赖,减轻环境污染和能源紧张的问题。

三元锂离子电池作为电动汽车的主力电池技术,具有较高的能量密度和长循环寿命,可以更好地满足电动汽车对能源的需求,促进能源结构的优化。

三、三元锂离子电池的挑战1. 安全性问题:三元锂离子电池在充放电过程中,可能会出现过热、短路、爆炸等安全隐患。

要保证电池的安全性,需要采用合适的制造工艺和管理控制系统,以及有效的故障监测和应对机制。

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浅析锂离子电池在电动汽车中的应用摘要:随着中国的快速发展,对能源的需求越来越大,而目前面对着能源紧缺和环境污染的日益严峻问题,特别是近年来各地出现的雾霾天气,给中国的可持续发展敲响警钟,为了减少对汽车等交通工具的石油消耗和尾气排放,以锂离子电池新能源材料为动力的电动汽车成为了研究主流方向,而开发出能量高,比功率大,使用寿命长,成本低的锂离子电池则是电动汽车的关键。

本文简单介绍了车用高功率里离子电池的电性能、安全性以及电池工作原理等设计制造方面的初步知识。

关键词:电动汽车;锂离子电池;工作原理;发展Abstract: with the rapid development of Chinese, demand for energy is more and more big, and now facing the increasingly serious problem of energy shortage and environmental pollution, especially the emergence in recent years the haze weather, sounded the alarm to the sustainable development of China, in order to reduce the oil consumption of vehicles and emissions, to the new energy materials for lithium ion battery powered electric vehicle has become the research direction of the mainstream, and developed a high energy, high specific power, long service life, low cost of the lithium ion battery is the key of electric vehicle. This paper briefly introduces the preliminary knowledge of design and manufacturing of high power Li ion battery for vehicle electrical performance, security and other aspects of the work principle of battery.Key words: electric vehicle; lithium ion battery; working principle; development绪论:在电池的过去数十年发展中,包括:铅酸、镍镉、锂离子、锌空气及氢氧燃料电池等,每一种电池皆有其特性。

但是考虑到电动汽车所需的安全性、高容量、高能量密度以及使用寿命,使得锂离子电池在电动汽车上的应用推动了其向安全、环保、低成本及比能量高的方向发展。

现在对锂离子电池性能提高和使用技术的研究已成为动力电池研究的重点和前沿。

除了锂离子电池本身所具有的优势性能外,我国还有以下有力的条件:第一,资源优势。

锂离子动力电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是比较丰富的;第二,技术优势。

我国的小功率锂离子电池早已实现产业化,形成了上下游结合的完整产业链,电池产量超过世界市场的三分之一,锂离子动力电池技术已经达到国际先进水平,产业化条件也基本成熟[1]。

因此,无论是锂离子电池本身优势的特点,还是我国目前的现状,发展锂离子动力电池都将是我国电动汽车的明智之选。

1锂离子电池的发展现状电池是电动汽车的核心部件,很显然,氢镍电池和锂离子电池将是电动汽车的主要动力电池,锂离子电池是世界上最新一代的充电电池,它的负极是碳素材料,正极是含锂的过渡金属化合物LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等,电解质是锂盐的有机溶液或聚合物[2]。

充电时,正极中的锂离子脱离LiCoO2、LiFePO4晶格,经过电解质运嵌入电池的碳材料负极,放电时则相反。

目前,锂离子电池行业结构发生重大调整,汽车工业要求锂离子动力电池的寿命比小型电池长两倍以上,成本降百分之五十,单体容量增加10倍以上,生产规模增加几十倍甚至上千倍。

动力电池的产业化正伴随着材料、工艺和装备的重大革新开始起飞,传统的钴基氧化物正极材料正在被成本更低、安全性好的锰基氧化物和磷酸盐材料取代,用于小型电池的电极制备工艺也将逐渐被高效、低能耗和污染小的新工艺所取代,大型动力电池的散热和高功率输入/输出要求使电池结构从卷绕式圆柱型走向叠片式方型,相应的材料制备技术、电池制造技术、工艺和装备正在不断地创新和深入发展。

2锂离子电池的基本原理锂离子电池按照外形形状可以分为方形锂离子电池、圆柱形锂离子电池;按照锂离子电池正极的材料不同可以分为锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、镍钴锂离子电池、镍钴锰锂离子电池等[3]。

2.1 锂离子电池的工作原理锂离子电池是以锂离子嵌入化合物为正极材料的电池的总称。

锂离子电池充放电过程的基本电化学反应式为:正极LiCoO2→Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-负极6C + xLi+ + xe-→Li x C6总反应LiCoO2 +6C→ Li1-x CoO2 + Li x C6电池在充电时,锂离子电池从正极材料的晶格中脱出,通过电解质溶液和隔膜嵌入到负极中;放电时,锂离子从负极脱出,通过电解质溶液和隔膜,嵌入到正极材料晶格中。

在整个充放电过程中,锂离子往返于正负极之间,所以锂离子电池又叫摇椅电池[4]。

2.2 锂离子电池的结构锂离子电池主要由正负极集流体、正负极材料、隔板、电解液和安全阀等组成。

电池的集流体既是与外电路的连接部分,也是正负极材料的载体。

它本身是金属,电特性满足欧姆定律,可等效为一定阻值的纯电阻。

在锰酸锂离子电池中,正极物质以锰酸锂为主要原料,在磷酸铁锂离子电池中,正极以磷酸铁锂主要原料,在镍鈷锰锂离子电池中,正极以镍鈷锰锂为主要原料。

在正极活性物质中再加入导电剂、黏合剂等。

负极活性物质是由碳材料与黏合剂的混合物再加上有机溶剂,涂覆在铜基上。

正负极材料主要参与电化学反应的物质,它决定了电池的电压、容量等特性。

电解液是电池的重要组成部分,它起着正负极之间传输离子的作用,它对电池的容量、工作温度范围、循环性能及安全性等都有重要的影响。

它一般混合不同性质的几种混合溶剂。

隔板一般具有渗透性,一方面它可以将电池的正负极隔开,另一方面它不会阻碍离子在其中通过。

同时,它可以有效防止因外部短路等引起的过大电流而使电池产生异常发热现象。

安全阀主要保证锂离子电池的使用安全性,有异常状况时切断。

3磷酸铁锂电池,铅酸电池,氢镍电池及锰酸锂电池的比较磷酸铁离子电池是最近两年脱颖而出的橄榄石型锂离子电池正极材料,由Pahadi[5]首先提出将其用于锂离子电池正极材料,开始Li+在其界面上能可逆地进行嵌入/脱嵌,对应于Fe3+/Fe2+的互相转换,具有3.5V电势(vs.Li+/Li),且有较长的电压平台[6],由于P-O共价键强度非常大,所以PO43-具有很高的稳定3.1电压特性的比较性,如抗高温和抗过充放电。

由于不同化学体系的动力电池单体额定电压相差较大,因此采用相近电压级别模块进行对比,均以12 V 模块进行电压特征比较铅酸电池采用 6 单体串联模块,氢镍电池采用10单体串联模块,锂离子电池采用 3 单体串联模块。

图1中所示为不同体系的动力电池12 V 模块开路电压VOC,可以看出其中铅酸动力电池 6 单体串联模块的开路电压与SOC之间的线性规律比较显著,电池SOC 估计精度较高氢镍电池和磷酸铁锂离子电池则没有如此良好的线性对应规律,这对通过反插来进行电池荷电状态(SOC)[7]估计的算法是不利的。

图112V模块级别的电池开路电压由图1可知:80 Ah 氢镍电池:DVOC 0.20 V(SOC 为30% 70%)150 Ah磷酸铁锂离子电池:DVOC 0.09 V(SOC 为30% 70%)[8]由于以上两者电压平台特征较为显著,当动力电池SOC处于30% 70%区间内,电池管理系统对磷酸铁锂离子电池的SOC 估计误差相对较大。

图2为不同种类动力电池的恒流放电电压特性。

图2 不同动力电池12V模块级别的放电曲线对比由图2可知:(1)锂离子电池具有与氢镍电池、铅酸电池不同的电压特性,在放电初期与后期,电压过度相对柔和。

放电中期的电压平台尤其是磷酸铁锂离子电池,相对较长,电压波动幅度很小;(2)不同容量的锰酸锂离子电池,电压曲线也是不一致的,证明锂离子电池的电压特征不仅仅与正极材料有关,也与电池电化学体系的其它部分、电池制备工艺有关。

3.2 直流内阻特性的比较图3为温度对10单体氢镍电池模块直流内阻的影响。

图3 温度对氢镍电池模块直流内阻的影响图4为磷酸铁锂离子电池直流内阻与温度的变化关系图4 150Ah磷酸铁锂离子电池直流内阻与温度的关系由图3和图4可以看出,与氢镍电池单体相比,磷酸铁锂离子电池单体的直流内阻在低温下会剧烈增加,导致电池的低温性能恶化[9]。

4磷酸铁锂离子电池的发展4.1 高性能动力电池设计应通过研究不同类型电池材料、不同类型电池制备工艺对电池综合性能的影响规律,探讨基于国产化电池材料的电池设计方法、国产电池材料的兼容性匹配技术和工艺,拓展国产电池材料的应用范围,实现动力电池的低成本制造[10]。

4.2 单体电池的一致性设计应通过研究单体电池差异性的表现形式和形成过程,建立电池一致性的综合评价体系,研究电池材料对于单体电池的一致性的影响规律、微观机理和评价方法,研究制备工艺过程和使用条件对于电池不一致性的影响机理,探讨电池一致性的制备工艺保障措施和使用环境的最优化设计方法4.3 单体电池的安全设计应研究电池材料和电池制备工艺对于单体电池安全性的影响规律、微观机理和评价方法,研究电池在正常使用以及非正常的误用或滥用条件下的损伤过程和相关机理,建立电池损伤的电化学理论和微观结构模型,研究电池损伤与相关参数的关联,探索电池故障预警理论和方法,发展基于安全性考虑的电池设计技术。

通过改进电解液体系、正极配方、材料性能,改善电芯结构设计以及建立电池温度控制体系等措施。

改善磷酸铁锂电池的低温性能,通过添加有机碳源和高价金属离子联合掺杂等方法改善导电性通过纳米化LiFePO4晶粒[11]等方法,减小锂离子在晶粒中的扩散距离,从而改善电池的高倍率放电特性。

5. 结语(1)以锂离子电池作为动力的电动汽车是目前新起的研究方向,很有发展前景,符合新时代下所倡导的绿色主题,而且发展电动汽车可以说是中国汽车产业追赶发达国家的历史性机遇。

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