现在,我国新能源纯电动轿车经过十多年的研讨和开展,现已取得了一系列的打破,也开端逐渐投放进商场,但仍然存在许多的问题。其间,电动轿车的续航才能及动力功能是这许多问题的焦点。而动力电池体系是限制续航才能及动力功能的要害技能问题。在此,本文拟针对电动轿车的电池体系的开展现状进行必定的介绍。
现在,纯电动轿车上运用的动力电池首要有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。其电池的反响原理图如下图(a)(b)(c)所示,其根本功能如下所述。
图(a)铅酸电池的作业原理图
图(a)为铅酸电池的作业原理图。其首要经过化学反响来完成化学能与电能之间的转化,然后完成储能和放电。现在铅酸电池工艺老练、过放功能杰出、安全功能好、价格低廉,在电动自行车、电动摩托车以及低速纯电动轿车上有广泛的运用,可是因为其比能量和比功率较低,不能满意纯电动轿车续驶路程要求,在纯电动轿车上未能广泛运用。
图(b)镍氢电池的作业原理图
图(b)为镍氢电池的作业原理图。其首要也是经过化学反响来完成化学能与电能之间的转化,然后完成储能和放电。可是镍氢电池与铅酸电池比较具有环境友好、大电流放电、能量密度比铅酸电池高以及无回忆效应等长处,缺陷是电压渠道低(1.2V),用于纯电动轿车上,需求很多地串并联组合,使得电池组一致性变差,电池办理体系杂乱,限制其在纯电动轿车上运用。
图(c)锂离子电池的作业原理
图(c)为锂离子电池的作业原理图。其首要经过离子的迁移来完成化学能与电能之间的转化,然后完成储能和放电。锂离子电池的单体电压为镍氢电池的3倍,而且具有比能量密度相对较大、无回忆效应、充放电效率高、自放电率低、循环寿数长和无污染性等长处,因而,锂离子电池成为了现在在纯电动轿车上运用最广泛的动力电池。其间,以磷酸铁锂三元资料为代表的锂离子电池,因其能量密度可到达130Wh/kg-140Wh/kg,且充放电渠道安稳、安全功能杰出、低温功能和循环寿数较好2015年10月11日,在合肥我国新能源轿车动力电池资料高峰论坛上,华中科技大学资料学资料与工程学院院长黄云辉也表明,磷酸铁锂电池经过纳米技能和富锂技能等手法而运用,其实践能量密度将会大幅度进步,而且磷酸铁锂电池完成2元/瓦时以下的本钱没有问题。因而,以磷酸锂铁为代表的三元资料电池,现在是现在纯电动轿车首要的动力电源。
尽管锂离子电池经过开展能量密度及其他功能都得到了很大的进步,可是依照现在车辆油箱的方位巨细,且电池分量契合车辆承载才能和轴荷分配要求,动力电池比能量应到达 500-700Wh/kg。而现在的锂离子电池的能量密度远远低于该值。因而现在进步动力电池能量密度是限制锂离子电池开展的一个瓶颈问题。
现在,为了打破能量密度低这个电池的瓶颈问题,国内外学者首要做了以下几个方面的研讨。
在资料方面,而以硅基和锡基合金作为锂离子电池的负极资料。经过这种资料的改善的锂离子电池其理论的容量可别离高达4200Wh/kg和990Wh/kg,完全能满意纯动力轿车动力电池能量的要求,可是硅基锂离子电池因为充放电进程发生巨大资料体积胀大效应,以及锂在硅膜中扩散系数相对较小、电化学功能明显恶化;锡基合金负极资料电池理需处理初次不可逆容量高,充放电循环功能差的问题,现在未能在纯电动轿车动力电池范畴得到产业化。
别的一方面,首要是从制备技能和成组技能上进行打破。从电池的制备技能归纳考虑,选用纳米技能制备来进步电池的功能,开发新式的纳米资料。从成组技能上考虑,可合理规划动力电池体系模块化结构,削减由电池单体组成的电池组发生的功能衰减,减小电池组中电池单体一致性的影响;而且经过对实车上电池体系进行能量办理,完成能量的进一步合理分配使用。现在首要会集在对电池组的能量办理、充放电均衡、以及SOC预算等方面。在电池组能量办理研讨方面,针对混合动力电动轿车能量分配,国内外学者对电池组能量办理分配战略做了很多的研讨,总结出了功率跟从操控战略、幵关式操控战略、固定因子功率分配操控战略、含糊操控战略等一系列能量办理操控战略。
归纳以上剖析,现在纯电动轿车动力电池,首要选用的是锂离子电池。其进步功能的首要的技能瓶颈在于进一步进步纯电动轿车单体电池的功能水平,以及进步纯电动轿车动力电池体系的办理等方面。