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电动汽车动力电池性能发展趋势探析

2019-01-23李学楠崔炎

中国设备工程 2019年1期
关键词:铅酸酸蓄电池电池容量

李学楠,崔炎

(河南省工业科技学校,河南 新乡 453000)

当前是一个经济全球化时代,我国电动汽车制造行业发展要与时俱进,跟上时代前进的脚步。电动汽车制造生产过程动力电力技术创新研发是极其重要的一个工作环节,动力电池各项性能的全面提高才能够推动我国电动汽车产业的稳定持续地发展,确保电动汽车制造企业在最低成本下创造出最大的经济效益,同时也被汽车市场消费用户所接受认可。当前被广泛应用在电动汽车制造中动力电池主要包括了3种,分别是铅酸电池、镍氢电池以及锂离子电池,其中锂离子电池技术在安全性方面取得了实质性的突破进展。

1 当前电动汽车动力电池的应用发展情况

1.1 铅酸蓄电池

铅酸蓄电池被广泛应用在汽车行业领域,其通常作为内燃机汽车内部多种电子设备及电器的电池。铅酸蓄电池性能指标及其在电动汽车的应用情况如下表1所示。目前市场上的铅酸蓄电池能量密度循环使用次数存在着较为严重的限制,难以被广泛应用在未来电动汽车制造行业,只能应用在短途行驶的观光车或者叉车等。铅酸蓄电池最为显著的优势特点就是成本低廉、性能可靠以及技术成熟,但是其电池容量较小、使用寿命较短,不适宜应用在未来纯电动车制造生产活动中。铅酸电池作为未来电动汽车动力电池的研究重点,有待解决的问题包括了比能量低以及电池容量寿命短等。针对于此,相关技术人员可以通过采用小密度的非腐蚀性容器有效提高比能量,将适量碳减轻硫化物投放在活性物质中能够降低对电池容量使用寿命的影响。

1.2 氢镍电池

氢镍电池在电动汽车市场具有最强的竞争影响力,与传统铅酸电池相比较,氢镍电池具有更高的比能量和比功率,并且氢镍电池对环境不会造成污染。当前在电动汽车制造行业应用最为广泛的就是氢镍电池技术,其减排能够达到90%以上。镍氢电池的性能指标及其在电动汽车的应用情况如表2所示。

镍氢电池在电动汽车市场应用受限的原因主要包括了成本较高、高温时充电耐受性、低温时电池容量减小。镍氢电池的应用过程中过放电会导致永久性损伤,相关荷电状态需要有效限制在一个较小范围内,电池能量使用率偏低,用户驾驶成本提高。针对镍氢电池在恶劣环境下会出现比功率大幅度下降的问题,相关技术研究人员可以通过采取提高金属氢化物电极表面催化剂活性的方式,全面提高镍氢电池高速充放的电功率和电池容量。

1.3 锂离子电池

当前在电动汽车市场中,被广泛应用的锂离子电池以碳为阳极、以二氧化锰酸锂为阴极、以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液。该类型锂离子电池的应用优势特点是比能量较大、质量轻并结实。锂离子电池的性能指标及其在电动汽车的应用情况如表3。

表1 铅酸蓄电池的性能指标及其在电动汽车的应用情况

表2 镍氢电池的性能指标及其在电动汽车的应用情况

表3 锂离子电池的性能指标及其在电动汽车的应用情况

当前电动汽车市场中运用的锂离子电池以小容量和低功率电池为主,还未出现大批量研发生产大容量高功率锂离子电池的情况,导致该局面的原因是锂离子电池均衡充电技术不够成熟完善。随着时间的不断推移,未来锂离子电池技术研发应用将会在电动汽车行业领域占据重要位置。由图1所示,为电动汽车市场常用的几种电池性能比较。

图1 电动汽车电池性能比较

2 电动汽车动力电池性能未来发展趋势

2.1 铅酸电池发展趋势分析

铅酸电池虽然具备了成本价格低廉的优势特点,广泛被应用在旅游景点观光车、工厂叉车以及短途汽车汇总,但是在最新的铅酸电池应用中存在着循环次数和能量密度的一定限制,不利于电池的循环利用。在未来电动汽车行业中,要想将铅酸电池作为民用电动汽车的动力电池是不太切实际的,更多是考虑应用在轻度混合汽车中。超级电池的研发生产被外界所看好,同时也是未来动力电池研究热点之一,其具有使用寿命长、功率密度高以及成本价格低的优势,并且未使用过多的铅量。与传统铅酸蓄电池相比较,超级电池能够在更广范围荷电状态下进行正常稳定地运行,最大程度满足自放电、功率以及冷启动的需求。与此同时,超级电池在混合动力电动车的使用测试工作中,有效证明了其容量、循环性能、冷启动性能以及自放电性能都能够符合市场混合动力电动车的相关运行要求,并且超级电池的生产成本还低于氢镍电池,具备了良好的电动汽车市场应用前景,适宜被应用在小型或者中型电动汽车制造中。

2.2 氢镍电池发展趋势分析

氢镍电池在电动汽车市场中的应用优势在于较高的比功率和比能量,但是在实际研发生产氢镍电池过程中,工作人员需要投入使用大量的镍和钴资源,这样一来就导致了氢镍电池造价成本的急剧上升。随着社会中镍和钴资源的不断开采减少,将会持续提高氢镍电池在各个行业领域的使用价格。在当前电动汽车市场中,氢镍电池的应用主要集中在混合动力车研发制造工作中,未来一段时间伴随着锂离子电池技术的不断成熟完善,锂离子电池将会实现大批量的生产,同时其造价成本也会有所降低,这样就会促使锂离子电池完全取代了氢镍电池在电动汽车市场上的所占份额。就比如,在电动汽车市场中,丰田就宣布了在最新一代车型普锐斯中将不会再沿用传统氢镍电池,而会采用最新的锂离子电池。氢镍电池在接下来一段时间内将会被当作是电动汽车过渡生产阶段采用的动力电池,未来发展前景不被世人所看好。

2.3 锂离子电池发展趋势分析

随着锂离子电池技术的创新完善发展,锂离子电池已经成为全球各国能量存储技术研发重点内容。目前,锂离子电池技术面临着最大的困境是需要持续扩大电池容量,并且确保其循环使用次数和安全使用性不受影响,能够一定程度减小其造价成本。虽然,当前电动汽车市场上仍然在普遍采用价格成本低的传统铅酸电池,但是在国家“节能减排、生态环保”政策号召下,未来锂离子电池技术将具有很好的应用发展前景。当锂离子能够实现大规模发生,生产成本也会有所下降,这样锂离子电池高能量密度、续航能力强以及输出功率高的优势特点就能够淋漓尽致的发挥出来,锂离子电池也会自然而然地成为未来电动汽车的最佳动力电池。在电动汽车市场中,广为人知的电动车厂商特斯拉汽车公司就是采用了松下公司为其特别定制的锂离子电池系统,大型锂离子电池企业与电动汽车公司巨头的强强合作,能够最大程度提高电动汽车动力电池开发地综合实力,充分保障电动汽车动力电池研发的需求资金和技术人才资源。同时,还可以有效加快电动汽车与最先进动力电池的接口融合,实现整个产业高速稳定地持续发展,为人类社会创造出更多的价值作用。

3 结语

综上所述,要想保障电动汽车行业稳定持续地发展,就必须高度重视电动汽车动力电池技术的创新研发工作,汽车制造厂商要结合不同类型动力电池的使用性能,有针对性提高电动汽车动力电池的功率、能力,这样才能够有效增加电动汽车使用性能,延长其使用寿命和续航行驶里程。

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