1、電池單體(ti)
電(dian)(dian)池單體是直接將化學能轉化為電(dian)(dian)能的基(ji)本單元裝置,包括(kuo)電(dian)(dian)極、隔膜、電(dian)(dian)解質(zhi)、外殼和端子(zi),并被設計成可充電(dian)(dian)。
2、電池模(mo)組
電(dian)池模組將一個以上電(dian)池單體(ti)按照串聯、并聯或串并聯方(fang)式組合,且只有一對正負(fu)極(ji)輸出(chu)端子,并作(zuo)為電(dian)源使(shi)用的組合體(ti)
3、電池單元
電池(chi)單(dan)(dan)元(yuan)由數十個(ge)電池(chi)單(dan)(dan)體或電池(chi)模組串(chuan)聯在(zai)起(qi),構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)電池(chi)單(dan)(dan)元(yuan)。由數個(ge)電池(chi)單(dan)(dan)元(yuan)串(chuan)聯在(zai)一(yi)起(qi),構(gou)成(cheng)動力電池(chi)總成(cheng)。
4、CSC采集系(xi)統
每(mei)一(yi)個(ge)電(dian)池單元(yuan)有多個(ge)CSC采集(ji)系統,以監測其中(zhong)每(mei)個(ge)電(dian)池單體或電(dian)池組單體電(dian)壓(ya)、溫度信息。
CSC采集系統將相關信息上報(bao)電池控制單元(BMU)并(bing)根據BMU的指令執行單體電壓均衡。
5、電池控制單(dan)元(yuan)
安(an)裝于動力電(dian)(dian)(dian)池(chi)總成內部(bu),是電(dian)(dian)(dian)池(chi)管理系統(tong)核心部(bu)件(jian)。電(dian)(dian)(dian)池(chi)控制(zhi)(zhi)(zhi)單元(yuan)(BMU)將單體電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流(liu)、溫度及整車高(gao)壓絕緣等信息上報整車控制(zhi)(zhi)(zhi)器(VCU)并根據∨CU的指令完成對(dui)動力電(dian)(dian)(dian)池(chi)的控制(zhi)(zhi)(zhi)。
6、電(dian)池高壓分(fen)配單元
安裝在(zai)動力電(dian)池總成的(de)正負(fu)極輸出(chu)端,由(you)高壓正極繼(ji)電(dian)器(qi)、高壓負(fu)極繼(ji)電(dian)器(qi)、預充繼(ji)電(dian)器(qi)、電(dian)流傳感器(qi)和預充電(dian)阻等組成。
7、維(wei)修開關
位于動力(li)電池總成中間表(biao)面(mian)位置,打開(kai)(kai)駕駛室內副儀(yi)表(biao)手套箱開(kai)(kai)關,可(ke)(ke)操作(zuo)維(wei)修開(kai)(kai)關。在高壓零部件檢查和維(wei)護前(qian)斷開(kai)(kai)維(wei)修開(kai)(kai)關可(ke)(ke)以確保切斷高壓。
1、汽車(che)(che)和摩托車(che)(che)行業(ye)
主(zhu)要是為(wei)發動(dong)機的(de)起(qi)動(dong)點火(huo)和車載(zai)電子(zi)設備(bei)的(de)使用提供電能。
2、工業電力系統
用(yong)于(yu)輸變電站、為動力機(ji)組提供(gong)(gong)合閘電流(liu),為公(gong)共設施提供(gong)(gong)備用(yong)電源以及通(tong)訊用(yong)電源。
3、電(dian)動汽車(che)和電(dian)動自行車(che)行業
取代汽油(you)和柴油(you),作為電(dian)動(dong)汽車(che)或(huo)電(dian)動(dong)自(zi)行車(che)的行駛動(dong)力電(dian)源。
4、軍(jun)事領(ling)域
由于(yu)高(gao)科(ke)技在(zai)軍事上的(de)廣泛應用,現代戰(zhan)爭已(yi)成為以(yi)數(shu)字化(hua)、信息化(hua)武器(qi)為主的(de)高(gao)科(ke)技戰(zhan)爭。這種戰(zhan)爭模式使得高(gao)效、高(gao)比(bi)能量密度和可(ke)快速充填(tian)燃料的(de)軍用能源成為現代戰(zhan)場上的(de)迫切需要(yao)。當(dang)今世(shi)界各國對高(gao)能動力電池(chi)的(de)技術開發一直在(zai)緊張(zhang)進行,如(ru)新型(xing)鉛(qian)酸電池(chi)、鋰離子(zi)電池(chi)和燃料電池(chi)的(de)使用。
鉛酸(suan)蓄(xu)電池(chi)
鎳鎘蓄電池
鎳氫蓄電池
鐵鎳蓄電池
鈉氯化(hua)鎳蓄(xu)電池
銀(yin)鋅(xin)蓄電(dian)池(chi)
鈉(na)硫蓄電池(chi)
鋰(li)蓄電(dian)池
空氣蓄電池
燃料電池
太陽能(neng)蓄電池
超容量電容器
飛輪電池
鈉硫(liu)電池(chi)
1、動(dong)力電池電壓(ya)
動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)分為(wei)(wei)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)、開(kai)路電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)、額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)、充(chong)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)和(he)(he)放電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)正極(ji)和(he)(he)負極(ji)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)位差即為(wei)(wei)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),在沒有(you)負載情況下的(de)(de)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)叫開(kai)路電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),電(dian)(dian)池(chi)在工作時輸(shu)出的(de)(de)標準電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)即為(wei)(wei)額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),電(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)時的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)極(ji)限(xian)值就是充(chong)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya),放電(dian)(dian)時的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)極(ji)限(xian)值是放電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。
2、動(dong)力(li)電(dian)池容量
容量是指電(dian)池在(zai)一定放(fang)電(dian)條件下所(suo)能放(fang)出的(de)電(dian)量,用(yong)符(fu)號(hao)C表示,單位常(chang)用(yong)為A?h或(huo)mA?h,等于放(fang)電(dian)電(dian)流與放(fang)電(dian)時(shi)間(jian)的(de)乘積。容量可以分為理論容量、標稱容量與額定容量。
3、動(dong)力電池能(neng)量和能(neng)量密度(du)
電池的(de)能量是(shi)指在(zai)一定(ding)放電制度下,電池所能輸出(chu)的(de)電能,單(dan)位為Wh或kWh,它影響電動汽車的(de)行(xing)駛距離。
能(neng)量(liang)(liang)密度(du)是指單位質(zhi)量(liang)(liang)或(huo)單位體積的(de)電(dian)池(chi)(chi)所能(neng)輸出的(de)能(neng)量(liang)(liang),相應的(de)也被稱為質(zhi)量(liang)(liang)比能(neng)量(liang)(liang)或(huo)體積比能(neng)量(liang)(liang)。在電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)應用方面,電(dian)池(chi)(chi)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)比能(neng)量(liang)(liang)影響電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)整車(che)質(zhi)量(liang)(liang)和(he)續駛(shi)里程,而(er)體積比能(neng)量(liang)(liang)影響到電(dian)池(chi)(chi)的(de)布(bu)置空間。
4、動(dong)力電(dian)池(chi)功(gong)率與功(gong)率密度
功率是指在一定的放(fang)電制度下(xia),單位時間內(nei)電池(chi)輸出的能量,單位為(wei)W或kW。
功率(lv)密(mi)度又(you)稱比功率(lv),是(shi)(shi)單位(wei)質量或單位(wei)體(ti)積電(dian)池(chi)輸出的功率(lv),比功率(lv)是(shi)(shi)評(ping)價(jia)電(dian)池(chi)及電(dian)池(chi)包是(shi)(shi)否滿足電(dian)動(dong)汽車(che)加速和爬坡(po)能力的重(zhong)要指標。
1、超(chao)長(chang)壽(shou)命
長壽(shou)命鉛(qian)酸(suan)電(dian)池的循(xun)環壽(shou)命在(zai)300次(ci)(ci)左(zuo)右(you),最(zui)高也(ye)就500次(ci)(ci),而目前(qian)生產的磷(lin)酸(suan)鐵鋰動力電(dian)池,最(zui)好的電(dian)池循(xun)環壽(shou)命可達(da)到2000次(ci)(ci)以上,標準充電(dian)(5小時(shi)率)使用(yong),可達(da)到2000次(ci)(ci)。同質量的鉛(qian)酸(suan)電(dian)池是“新半年、舊半年、維護維護又(you)半年”,最(zui)多也(ye)就1~1.5年時(shi)間,而磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池在(zai)同樣(yang)條件下使用(yong),將(jiang)達(da)到7-8年。綜合考慮(lv),性能價格比(bi)將(jiang)為鉛(qian)酸(suan)電(dian)池的4倍以上。
2、使用安全
磷酸(suan)(suan)鐵鋰(li)(li)完(wan)全解決了鈷(gu)酸(suan)(suan)鋰(li)(li)和(he)錳酸(suan)(suan)鋰(li)(li)的安全隱患問題,鈷(gu)酸(suan)(suan)鋰(li)(li)和(he)錳酸(suan)(suan)鋰(li)(li)在強烈的碰撞(zhuang)下會產生(sheng)爆炸對(dui)消費者(zhe)的生(sheng)命安全構成威脅,而磷酸(suan)(suan)鐵鋰(li)(li)以經(jing)過嚴格的安全測試即(ji)使在最(zui)惡劣的交通(tong)事故中也(ye)不(bu)會產生(sheng)爆炸。
3、可大電流(liu)2C快速充(chong)放電
在專用(yong)充(chong)(chong)電器下(xia),1.5C充(chong)(chong)電40分(fen)鐘內即(ji)可(ke)(ke)使電池(chi)充(chong)(chong)滿,起動電流可(ke)(ke)達(da)2C,而鉛酸電池(chi)現在無此性能。
4、耐高(gao)溫(wen)
磷酸鐵(tie)鋰(li)電熱(re)峰值可達(da)350℃~500℃而錳酸鋰(li)和鈷(gu)酸鋰(li)只在(zai)200℃左(zuo)右(you)。
5、大(da)容量
動(dong)力電池(chi)(chi)相比傳統的(de)汽(qi)車電池(chi)(chi)容量(liang)要大(da)許多,一般的(de)動(dong)力電池(chi)(chi)都至(zhi)少(shao)能帶動(dong)汽(qi)車跑(pao)150km以(yi)(yi)上,好(hao)的(de)動(dong)力電池(chi)(chi)則(ze)可以(yi)(yi)達(da)到300km以(yi)(yi)上。
6、無(wu)記(ji)憶效應
傳統的鎳鎘電(dian)池具有記憶效應,因此容(rong)易導致電(dian)池容(rong)量降(jiang)低。動力電(dian)池則無需擔心(xin),可以隨(sui)(sui)用隨(sui)(sui)充。
7、體積小(xiao)、重量輕
動力電池(chi)由于(yu)采取了新技術,相比傳統又(you)沉又(you)大的電池(chi)來說,體積更小,重量更輕。
1、性(xing)質不同
動力(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是(shi)指(zhi)為交通(tong)運輸(shu)工具提(ti)供(gong)(gong)動力(li)的電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),一般(ban)是(shi)相對(dui)于(yu)為便攜式(shi)電(dian)(dian)(dian)子設(she)備提(ti)供(gong)(gong)能量(liang)的小型電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)而言;而普通(tong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是(shi)一種以鋰(li)金屬或(huo)鋰(li)合(he)(he)金為負極材料(liao),使用非水(shui)電(dian)(dian)(dian)解質溶液的一次電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),與可充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)鋰(li)離子跟鋰(li)離子聚合(he)(he)物電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是(shi)不一樣。
2、電池容量不同
在(zai)都是新電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)情況下(xia),用(yong)放電(dian)(dian)(dian)儀測試電(dian)(dian)(dian)池(chi)容(rong)(rong)量,一般動(dong)力電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)容(rong)(rong)量在(zai)1000-1500mAh左右;而普通電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)容(rong)(rong)量在(zai)2000mAh以(yi)上,有的(de)能(neng)到3400mAh。
3、放電功(gong)率不同
一顆4200mAh的動力(li)電(dian)(dian)(dian)池可以(yi)在短(duan)短(duan)幾分(fen)鐘內將電(dian)(dian)(dian)量(liang)放(fang)光(guang),但是普通(tong)電(dian)(dian)(dian)池完全做不到,因此普通(tong)電(dian)(dian)(dian)池的放(fang)電(dian)(dian)(dian)能力(li)完全無法與(yu)動力(li)電(dian)(dian)(dian)池相比。動力(li)電(dian)(dian)(dian)池與(yu)普通(tong)電(dian)(dian)(dian)池最(zui)大(da)的差別,在于(yu)其放(fang)電(dian)(dian)(dian)功率大(da),比能量(liang)高(gao)。由(you)于(yu)動力(li)型電(dian)(dian)(dian)池主(zhu)要(yao)用途為車用能源供(gong)給,所以(yi)相較于(yu)普通(tong)電(dian)(dian)(dian)池要(yao)有更高(gao)的放(fang)電(dian)(dian)(dian)功率。
4、應(ying)用不同
為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車提供驅動(dong)(dong)(dong)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)被稱為(wei)動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),包括傳統(tong)(tong)的(de)鉛酸電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)、鎳氫(qing)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)以(yi)及(ji)新興的(de)鋰離子動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),分為(wei)功率型動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(混合(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)汽(qi)車)以(yi)及(ji)能量型動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(純電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車);手機、筆記本電(dian)(dian)(dian)(dian)腦等(deng)消費電(dian)(dian)(dian)(dian)子產品使用的(de)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)一般統(tong)(tong)稱為(wei)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),以(yi)區別于電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車用的(de)動(dong)(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。
固態(tai)鋰電(dian)池(聚合物固態(tai)電(dian)池)研發應(ying)用現狀
法(fa)國Bollore:全固態二次電(dian)池(LMP),負極材(cai)料(liao)采用(yong)(yong)金屬鋰,電(dian)解質(zhi)采用(yong)(yong)聚合物(wu)(PEO 等)薄膜,目前已經批量應用(yong)(yong)在法(fa)國的 EV,共享服務(wu)汽車“Autolib”和小型電(dian)動(dong)巴士“Bluelus,總體(ti)應用(yong)(yong)超(chao)過(guo)3000 輛(liang)。
美(mei)國Seeo:全固體二次電池采用大創公司的干聚合(he)物薄(bo)膜,提供的樣品(pin)電池組能量密(mi)度為(wei) 130-150Wh/kg,2017 年能量密(mi)度能達(da)到300Wh/kg,尚未推廣應(ying)用。
CATL:目前已經(jing)設計制造(zao)出了容量為 325 mAh的(de)聚合物電芯(xin),表現出較好的(de)高溫循環性能(neng),尚未(wei)推廣應用。
中科院青島(dao)能(neng)源(yuan)所:開發的大(da)容量(liang)固態聚合物鋰電池(chi)“青能(neng) I 號(hao)”完成(cheng)深海科考(kao),其能(neng)量(liang)密度(du)超(chao)過 250 Wh/kg,500次(ci)循環容量(liang)保持 80%以上(shang),在多次(ci)針(zhen)刺和擠壓等苛刻測(ce)試條件下保持非常好(hao)的安全性(xing)能(neng)。“青能(neng) II號(hao)”也已經研(yan)發成(cheng)功,能(neng)量(liang)密度(du)高(gao)達 300 Wh/kg,尚未推廣應用。
此外,固(gu)(gu)(gu)態(tai)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)中,硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)固(gu)(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(鋰硫(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)池(chi))由于具有較(jiao)高的(de)(de)能量密度和(he)低廉的(de)(de)成本,有著巨(ju)大的(de)(de)開發潛力(li),豐(feng)田(tian)、三星、CATL、豐(feng)田(tian)等國內外企業均紛(fen)紛(fen)加速(su)布局,這其中以豐(feng)田(tian)技術(shu)最為領先。豐(feng)田(tian)在(zai)(zai)2010年就(jiu)推出硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)固(gu)(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi),2014年其實驗原型(xing)能量密度達到(dao)400Wh/kg,截止到(dao)2017年初,豐(feng)田(tian)固(gu)(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)專利數量達到(dao)30件,遠高于其它企業。據豐(feng)田(tian)高管透露(lu),豐(feng)田(tian)或將在(zai)(zai)2020年實現硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)固(gu)(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)產業化(hua)(hua)。國內企業CATL在(zai)(zai)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)固(gu)(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)方面相對領先,正加速(su)開發純電(dian)(dian)(dian)動汽車(che)用的(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)全固(gu)(gu)(gu)態(tai)鋰金屬電(dian)(dian)(dian)池(chi)。
固態鋰電池(chi)(硫化物固態電池(chi))研發現狀
豐田:2010年開(kai)始推出固態(tai)電池,2014年其實驗(yan)原型(xing)能(neng)量密度達(da)到400Wh/kg。
三星日本研究(jiu)所(suo):利用硫化物類(lei)固(gu)體電(dian)解質試制出2000mAh、175Wh/kg的壓層型全固(gu)態二次電(dian)池。
Sakti3(美(mei)國):2015年獲(huo)得英國家電(dian)巨(ju)頭戴(dai)森1500萬美(mei)元的(de)投資,其開發的(de)固態電(dian)池以陶瓷(ci)等為電(dian)解質(zhi),金屬鋰或鋰類合金為負極,能(neng)量(liang)密度(du)達到1000Wh/L,目前仍處(chu)于研發階段。
清(qing)陶能源(yuan):公司核心在于高固(gu)含量的全陶瓷隔膜(mo)和(he)無機固(gu)體電解(jie)質的開發和(he)生產。目前(qian)團隊已經和(he)北汽開展合作(zuo)進行中試,未來可能作(zuo)為北汽電動車的重(zhong)要組件(jian)。
CATL:主要研發(fa)方向(xiang)是硫化物電解質(zhi),采用正極包覆方法,解決(jue)了(le)界(jie)面(mian)反(fan)應問題,熱壓方式降低(di)了(le)界(jie)面(mian)電阻。