新能源汽车论文新能源汽车动力电池简介及发展趋势.doc
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1、题目:新能源汽车动力电池简介及发展趋势姓名:孟礼 学号:3110401167 班级:车辆(卓越)1101 摘要随着我国汽车工业的不断建设和发展以及人民消费能力的提高,我国汽车保有量逐渐递增,截至2014年6月,我国机动车保有量为2.64亿辆,其中汽车(含三轮汽车和低速载货汽车)占有量已达1.54亿辆。在我国汽车行业不断繁荣发展的进程中,能源生产及供应危机、石油对外依存度偏高和环境污染问题凸显,成为了限制我国汽车行业实现更高发展水平的最大瓶颈。目前各国已普遍认同,用更为清洁干净的可再生资源来代替传统的石油资源的使用,发展新能源汽车已成汽车工业发展的必然趋势和必由之路,而动力电池的研究更是摆在首要
2、位置。关键词:汽车工业、新能源汽车、动力电池1、新能源汽车动力电池的发展背景中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。其类别主要包括混合动力汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车和其他新能
3、源(如高效储能器、二甲醚)汽车等。发展动力电池的主要原因有:第一、电池是目前新能源汽车技术和成本上最大的瓶颈,同时也是新能源汽车产业链中利润最丰厚的一环,而且丰厚利润将长期维持;第二、动力电池行业从无到有,市场容量从目前的几十亿到2018年的约325亿,未来几年是十几倍的增长,巨大的增长空间将使整个产业链受益。第三、电动汽车将带动与产业配套的相关设备产业飞速发展,如充电站,充电适配器,大功率充电设备连接器等。电池作为电力汽车的动力源,是能量的存贮装置,也是一直制约电动汽车发展的关键因素,要是电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键是开发比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。2、新能源汽车动力电
4、池目前的发展水平动力电池结构主要有电池盖、正极、隔膜、负极、有机电解液、电池壳组成。总体来说,电池电动汽车对动力电池的主要要求有(1)比能量高;(2)比功率大;(3)充放电效率高;(4)相对稳定性好;(5)使用成本低;(6)安全性好。1、动力电池的分类 主要有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池、太阳能蓄电池、超容量电容器、飞轮电池等。2、动力电池的性能分析(1)铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是最早的一种蓄电池,自1859年发明以来,其使用和发展已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的启动动力源。电动汽车用铅酸蓄电池要用于给电动汽车提供动力,它的主要发展方向是提高比能量和增大循环寿命。根据铅酸蓄
5、电池结构和用途的差异,粗略将电池分为四大类:启动用铅酸蓄电池、动力用铅酸蓄电池、固定型阀控密封式铅酸蓄电池、包括小型阀控密封式铅酸蓄电池和矿灯用铅酸蓄电池在内的其他类。其充电特性曲线如图11:Uc=E+IcRn图11其放电特性曲线如图12:Uf=E-IfRn图12铅酸蓄电池的优缺点评价: 铅酸蓄电池作为纯电动汽车动力源在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面均比镍氢电池、锂离子电池差,不适合电动轿车,但由于其价格低廉,国内外加他的应用定位在速度不高、线路固定、充电站设立容易规划的车辆。 优点: 除锂离子电池外,铅酸蓄电池电压最高,为2.0v; 高低温性能好,可在-4060条件下工作; 可制成小
6、至1Ah大至几千Ah的各种结构蓄电池;高倍率放电性能好,可用于引擎启动;易于浮充使用,没有记忆效应;电能效率高达60%;易于识别荷电状态;价格低廉;缺点: 比能量低,在电动汽车中所占的质量和体积较大,一次充电行驶里程短使用寿命短,使用成本高;铅是重金属,存在污染;充电时间长;铅酸蓄电池的发展动态:国内研制开发的电动汽车用水平极板铅酸蓄电池已经达到了以下的性能指标:3h率比能量45Wh/kg,10min持续比功率80W/kg,快速充电性能44h100%充电,1520min70%充电,80%DOD寿命600次。美国BPC公司和Trojon公司开发的双极性密封铅酸蓄电池正负极位于同一片导体的两侧面,
7、用吸液式纤维隔板贮存电解液组成密封电池。其额定电压为180v,容量为60Ah,比能量50Wh/kg,峰值比功率700 W/kg,循环寿命1000次,预计使用寿命10年。日本GS公司生产的SER60电池比能量为34Wh/kg,能量密度为91Wh/L,比功率为300 W/kg(50%DOD);日本松下公司生产的动力型铅酸蓄电池循环寿命已突破1000次80%DOD。镍氢电池镍氢电池是90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成,是一种碱性蓄电池,具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染,被誉为“绿色电源”。镍氢电池的分类有方形镍氢电池、圆形镍氢电池。其充放电特性曲线
8、如图2:图2电池常温5C充电曲线曲线1为5C充电8.4Ah;曲线2为常温0.5C放电至1.0V镍氢蓄电池的优缺点评价: 在发展新能源汽车上,镍氢电池的技术最成熟,短期内仍将是新能源汽车的主流,之后镍氢电池将被锂离子电池、燃料电池取代。优点: 比功率高; 循环次数多; 无污染; 耐过充过放;无记忆效应;使用温度范围宽;安全可靠;缺点: 比容量、能量密度较低;自放电较严重;相对于铅酸蓄电池来说成本较高;镍氢蓄电池的发展动态:我国有很多单位一直从事混合动力汽车用镍氢电池的研究。中科院上海微系统与信息技术研究所长期从事镍氢电池及相关材料的研究和开发,北京有色总院、中山电池公司、鞍山三普等单位均从不同角
9、度做过大量积极有益的工作,取得了很大的进展。美国的Cobasys公司开发了容量为1260Ah的一系列高功率镍氢电池。质量比功率达到550600W/kg,体积比功率达到12001400W/l,峰值比功率可达1000W/kg,比能量在5070Wh/kg,使用温度在60时能量效率仍保持在8090%,充电功率也超过500W/kg。德国Varta公司开发的超高功率镍氢电池(HEV-10 UHP cells)功率密度已达到1000W/kg,但其比能量仅为40Wh/kg。法国Saft公司的4/5SF型(41mm93mm)高功率镍氢电池容量为14Ah,比能量为47Wh/kg,80%充电态对应的比功率为900
10、W/kg,体积比功率达2500W/l。三洋电机株式会社生产的圆柱型5.5Ah的镍氢电池组,质量比功率1000W/kg。2001年为Escape配备,后来为本田Accord采用。动力锂离子电池锂离子电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池,是目前世界最新一代的充电电池。三洋电机2008年5月28日宣布,向德国大众集团供应混合动力汽车用锂离子充电电池系统。锂离子电池的分类,按照锂离子电池外形形状: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:锰酸锂离子电池;磷酸铁锂离子电池;镍钴锂离子电池或镍钴锰三元锂离子电池。充电时:Li+从正极材料的晶格中脱出,通过电解质溶
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