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一张表让你了解纯电动车之动力电池的优劣

发布时间: 2015-02-22 10:26:36    来源: 电池中国网综合
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[摘要]目前电动汽车用动力电池主要包括镍氢电池、锂离子电池和燃料电池三类化学体系,下面这张表让你了解纯电动车之动力电池的优劣。

 

  目前电动汽车用动力电池主要包括镍氢电池、锂离子电池和燃料电池三类化学体系,这张表让你了解纯电动车之动力电池的优劣。其中锂离子电池用正极材料包括磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)、镍钴锰酸锂氧化物(NCM)、镍钴铝酸锂氧化物(NCA),负极材料主要采用石墨碳材料,在商业化电动汽车中应用较为广泛。

  延伸阅读:

  锂离子动力电池不安全行为的发生机制

  分析指出,锂离子动力电池除了正常的充放电反应外,还存在很多潜在的放热副反应。当电池温度或充电电压过高时,很容易引发这些放热副反应。

  主要的过热副反应包括:

  1.SEI膜在温度高于130℃时分解,使电解液在裸露的高活性碳负极表面大量还原分解放热,导致电池温度升高。这是引发电池热失控的根本原因。

  2.充电态正极的热分解放热,及进一步由活性氧引发的电解液分解,加剧了电池内部的热量积累,促进了热失控。

  3.电解质的热分解导致电解液分解放热,加快了电池温升。

  4.粘结剂与高活性负极的反应。LixC6与PVDF反应的起始温度约为240℃,峰值290℃,反应热为1500J/g。

  主要的过充副反应为,有机电解液氧化分解,产生有机小分子气体,导致电池内压增大,温度升高。

  当放热副反应的产热速率高于动力电池的散热速率时,电池内亚及温度急剧上升,进入无法控制的自加温状态,即热失控,导致电池燃烧。电池越厚,容量越大,散热越慢,产热量越大,越容易引发安全问题。

  在其商用化过程中,应注意锂离子动力电池的安全性。首先,由于正极材料的热分解只是热失控反应的一部分,因此从理论上看,磷酸铁锂电池并非绝对安全,大容量电池装车时要慎重。

  其次,由于电池检测的概率,通过安全性检测的动力电池不能证明是绝对安全的。严格起见,应检测全充放循环一定周次后的电池;经历低温充电后的电池;对电池模块和电池组进行安全测试。

  还有,在电池使用过程中,整车厂商尽可能将动力电池的环境温度控制在20~45℃范围,这样既能有效提高电池使用寿命和可靠性,还能避免低温析锂造成的短路和高温热失控问题。

  燃料电池是如何工作的

  虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样,同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃烧,但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量,而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电流的,这一过程最关键的技术就是利用特殊的“电解质薄膜”将氢气拆分,整个过程可以理解成蚊子无法穿过纱窗,但是更小的灰尘却可以……电解质薄膜也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。

  因为氢分子体积小,可以透过薄膜的微小孔洞游离到对面去,但是在穿越孔洞的过程中,电子被从分子上剥离,只留下带正电的氢质子通过,氢质子被吸引到薄膜另一侧的电极与氧分子结合。电解质薄膜两侧的电极板将氢气拆分成氢离子(正电)和电子、将氧气拆分成氧离子(负电)和电子,电子在电极板之间形成电流,两个氢离子和一个氧离子结合成为纯水,是反应的废物。所以本质来讲,整个运行过程就是发电过程。

 

 

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