• 小间距LED屏视频处理器技术

    LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。随着LED小间距产品的显示面积越来越大,几十平方米的项目屡见不鲜,LED显示屏的物理分辨率往往会超过1920×1200,即每一块超大规模的LED显示屏,都是由若干个LED控制器所驱动的若干个独立的显示区域组成的,对于拼接器的应用而言,只需要对应LED控制器的数量提供若干个DVI输出接口,并对整个LED屏幕进行拼接显示即可。拼接器在小间距LED显示屏的应用中,有几个关键技术值得关注。 信号的输出同步性 视频处理器的多路DVI信号输出,必然存在信号的同步性问题。不同步的信号输出到LED显示屏上,在拼接处就会出现画面撕裂现象,在播放高速运动的图像时尤为明显。如何保证信号的输出同步性,成为衡量一个拼接系统成败的关键。 图形处理算法 我们知道,点对点的图像显示效果是最好的,经过缩小处理后的图像,如果仅采用普通的图形处理技术或通用的FPGA图形处理算法,图像的边缘会出现锯齿,甚至会出现像素缺失,图像的亮度也会下降。而高端的图像处理芯片或利用复杂图形处理算法的FPGA系统会最大限度的保证缩小后图像的显示效果。因此,好的图形处理算法是一款应用于小间距LED显示屏的拼接器的关键技术。 非标准分辨率的输出 小间距LED显示屏是由一块一块相同规格的显示单元矩阵拼接而成,每个显示单元尺寸和物理分辨率是固定的,但是拼接起来的整个大屏幕,往往不是一个标准的物理分辨率。比如,显示单元的分辨率为128×96,只能拼成1920×1152,却拼不出1920×1080。 在超大规模的拼接系统里,每台LED控制器所驱动的LED显示区域可能不是标准的分辨率,这个时候,拼接器具有非标准分辨率的输出就显得关键,它可以帮助我们快速找到合适的拼接方式,从而合理的分配资源,有效节约LED控制器和传输设备的使用数量。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。

    关键词: led屏 视频处理器 小间距

    时间:2020-04-09

  • LED封装可靠性影响因素

    LED封装可靠性影响因素

    在科技高度发展的今天,电子产品的更新换代越来越快,LED灯的技术也在不断发展,为我们的城市装饰得五颜六色。LED器件占LED显示屏成本约40%~70%,LED显示屏成本的大幅下降得益于LED器件的成本降低。LED封装质量的好坏对LED显示屏的质量影响较大。封装可靠性的关键包括芯片材料的选择、封装材料的选择及工艺管控。随着LED显示屏逐渐向着高端市场渗透,对LED显示屏器件的品质要求也越来越高。 LED显示屏器件封装所用的主要材料组成包括支架、芯片、固晶胶、键合线和封装胶等。SMD(Surface Mounted Devices)指表面贴装型封装结构LED,主要有PCB板结构的LED(ChipLED)和PLCC结构的LED(TOP LED)。本文主要研究TOP LED,下文中所提及的SMD LED均指的是TOP LED。下面从封装材料方面来介绍目前国内的一些基本发展现状。 LED支架 (1)支架的作用。PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)支架是SMD LED器件的载体,对LED的可靠性、出光等性能起到关键作用。 (2)支架的生产工艺。PLCC支架生产工艺主要包括金属料带冲切、电镀、PPA(聚邻苯二酰胺)注塑、折弯、五面立体喷墨等工序。其中,电镀、金属基板、塑胶材料等占据了支架的主要成本。 (3)支架的结构改进设计。PLCC支架由于PPA和金属结合是物理结合,在过高温回流炉后缝隙会变大,从而导致水汽很容易沿着金属通道进入器件内部从而影响可靠性。 为提高产品可靠性以满足高端市场需求的高品质的LED显示器件,部分封装成厂改进了支架的结构设计,如佛山市某光电股份有限公司采用先进的防水结构设计、折弯拉伸等方法来延长支架的水汽进入路径,同时在支架内部增加防水槽、防水台阶、放水孔等多重防水的措施。 该设计不仅节省了封装成本,还提高了产品可靠性,目前已经大范围应用于户外led显示屏产品中。通过SAM(Scanning Acoustic Microscope)测试折弯结构设计的LED支架封装后和正常支架的气密性,结果可以发现采用折弯结构设计的产品气密性更好。 芯片 LED芯片是LED器件的核心,其可靠性决定了LED器件乃至LED显示屏的寿命、发光性能等。LED芯片的成本占LED器件总成本也是很大的。随着成本的降低,LED芯片尺寸切割越来越小,同时也带来了一系列的可靠性问题。随着尺寸的缩小,P电极和N电极的pad也随之缩小,电极pad的缩小直接影响焊线质量,容易在封装过程和使用过程中导致金球脱离甚至电极自身脱离,最终失效。 同时,两个pad间的距离a也会缩小,这样会使得电极处电流密度的过度增大,电流在电极处局部聚集,而分布不均匀的电流严重影响了芯片的性能,使得芯片出现局部温度过高、亮度不均匀、容易漏电、掉电极、甚至发光效率低等问题,最终导致led显示屏可靠性降低。 键合线 键合线是LED封装的关键材料之一,它的功能是实现芯片与引脚的电连接,起着芯片与外界的电流导入和导出的作用。LED器件封装常用键合线包括金线、铜线、镀钯铜线以及合金线等。 (1)金线。金线应用广泛,工艺成熟,但价格昂贵,导致LED的封装成本过高。 (2)铜线。铜线代替金丝具有廉价、散热效果好,焊线过程中金属间化合物生长数度慢等优点。缺点是铜存在易氧化、硬度高及应变强度高等。尤其在键合铜烧球工艺的加热环境下,铜表面极易氧化,形成的氧化膜降低了铜线的键合性能,这对实际生产过程中的工艺控制提出更高的要求。 (3)镀钯铜线。为了防止铜线氧化,镀钯键合铜丝逐渐受到封装界的关注。镀钯键合铜丝具有机械强度高、硬度适中、焊接成球性好等优点非常适用于高密度、多引脚集成电路封装。 胶水 目前,LED显示屏器件封装的胶水主要包括环氧树脂和有机硅两类。 (1)环氧树脂。环氧树脂易老化、易受湿、耐热性能差,且短波光照和高温下容易变色,在胶质状态时有一定的毒性,热应力与LED不十分匹配,会影响LED的可靠性及寿命。所以通常会对环氧树脂进行攻性。 (2)有机硅。有机硅相比环氧树脂具有较高的性价比、优良的绝缘性、介电性和密着性。但缺点是气密性较差,易吸潮。所以很少被使用在LED显示屏器件的封装应用中。 另外,高品质LED显示屏对显示效果也提出特别的要求。有些封装厂采用添加剂的方式来改善胶水的应力,同时达到哑光雾面的效果。无外观破坏及标记损坏在IPA溶剂中浸泡5±0.5分钟,室温下干燥5分钟,然后擦拭10次。相信在未来的科学技术更加发达的时候,LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便,这就需要我们的科研人员更加努力学习知识,这样才能为科技的发展贡献自己的力量。

    时间:2020-04-09 关键词: LED 可靠性 封装

  • LED芯片使用过程解析

    LED芯片使用过程解析

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。1.正向电压降低,暗光 A:一种是电极与发光材料为欧姆接触,但接触电阻大,主要由材料衬底低浓度或电极缺损所致。 B:一种是电极与材料为非欧姆接触,主要发生在芯片电极制备过程中蒸发第一层电极时的挤压印或夹印,分布位置。 另外封装过程中也可能造成正向压降低,主要原因有银胶固化不充分,支架或芯片电极沾污等造成接触电阻大或接触电阻不稳定。 正向压降低的芯片在固定电压测试时,通过芯片的电流小,从而表现暗点,还有一种暗光现象是芯片本身发光效率低,正向压降正常。 2.难压焊:(主要有打不粘,电极脱落,打穿电极) A:打不粘:主要因为电极表面氧化或有胶 B:有与发光材料接触不牢和加厚焊线层不牢,其中以加厚层脱落为主。 C:打穿电极:通常与芯片材料有关,材料脆且强度不高的材料易打穿电极,一般GAALAS材料(如高红,红外芯片)较GAP材料易打穿电极. D:压焊调试应从焊接温度,超声波功率,超声时间,压力,金球大小,支架定位等进行调整。 3.发光颜色差异: A:同一张芯片发光颜色有明显差异主要是因为外延片材料问题,ALGAINP四元素材料采用量子结构很薄,生长是很难保证各区域组分一致。(组分决定禁带宽度,禁带宽度决定波长)。 B:GAP黄绿芯片,发光波长不会有很大偏差,但是由于人眼对这个波段颜色敏感,很容易查出偏黄,偏绿。由于波长是外延片材料决定的,区域越小,出现颜色偏差概念越小,故在M/T作业中有邻近选取法。 C:GAP红色芯片有的发光颜色是偏橙黄 色,这是由于其发光机理为间接跃进。受杂质浓度影响,电流密度加大时,易产生杂质能级偏移和发光饱和,发光是开始变为橙黄色。 4.闸流体效应: A:是发光二极管在正常电压下无法导通,当电压加高到一定程度,电流产生突变。 B:产生闸流体现象原因是发光材料外延片生长时出现了反向夹层,有此现象的LED在IF=20MA时测试的正向压降有隐藏性,在使用过程是出于两极电压不够大,表现为不亮,可用测试信息仪器从晶体管图示仪测试曲线,也可以通过小电流IF=10UA下的正向压降来发现,小电流下的正向压降明显偏大,则可能是该问题所致。 5.反向漏电: A:原因:外延材料,芯片制作,器件封装,测试一般5V下反向漏电流为10UA,也可以固定反向电流下测试反向电压。 B:不同类型的LED反向特性相差大:普绿,普黄芯片反向击穿可达到一百多伏,而普芯片则在十几二十伏之间。 C:外延造成的反向漏电主要由PN结内部结构缺陷所致,芯片制作过程中侧面腐蚀不够或有银胶丝沾附在测面,严禁用有机溶液调配银胶。以防止银胶通过毛细现象爬到结区。做到在LED显示屏产品上符合高可靠的要求,生产厂家还需要发更多时间,更多精力去往这方面发展,我相信,未来的LED显示屏行业技术将越来越精湛,发展将无可限量.

    时间:2020-04-09 关键词: 芯片 LED 显示屏

  • LED护栏管的可靠性分析

    LED护栏管的可靠性分析

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。LED照明正处于蓬勃发展时期,各个城市的亮化工程正如火如荼的开展着,其中护栏管的应用尤其广泛,例如重庆的城市亮化工程、珠江的亮化工程都用了大量的LED护栏管。但是,自护栏管诞生起,就没离开过各种各样的质量问题。 国内的绝大部分工程都出现了质量问题,有些工程甚至是刚通过验收就花了。除了政府和其他业主的最低价中标策略, 缺乏良好的工程前期施工和验收的严格监管体制,从业厂家不注重开发,同质化低价竞争等导致市场上护栏管质量普遍低劣的因素以外,目前国内绝大多数LED护栏管厂家积累的经验太少,投入的研发力量少也是一个重要的因素。 本文将从几个方面来介绍护栏管的可靠性问题以及这些问题的解决方案,希望能给护栏管厂家,灯光工程公司及业主一些有价值的参考和借鉴。 2. LED护栏管需要解决的可靠性问题 2.1 防水 以前的LED护栏管是在外罩接口处用硅胶密封,内部LED、电路都是裸露的,由于昼夜温差大,外罩的端头与外罩热胀冷缩不同,导致硅胶密封处出现缝隙,下雨后雨水渗进内部,可想而知结果会怎么样。要解决这个问题,一定要求对内部电路和LED灌胶处理,外面外罩硅胶密封固然简单,但可靠性达不到在户外大规模应用的要求。 另一个问题就是电气连接的接头问题。很多厂家为了便宜往往选择塑胶接头,或者选择质量较差的金属接头,短时间的测试和使用,塑胶还没有变形,防水是没有问题,但是经过太阳的照射和昼夜温差变化,四季气候变化,塑胶就会变形,从而导致防水胶圈失效,雨水渗进接头内部导致电线短路,特别在带电状态,电线的腐蚀比不带电状态下高若干个数量级。本人曾经做的实验,信号线接触水后在8个小时通电状态下就已经腐蚀的象铁锈一样。较差的金属接头的价格只有正规厂家的几分之一,由于表面处理和本身材料问题,也容易被雨水腐蚀,导致信号短路。 2.2 防紫外线 LED护栏管由于要求混光,在外面都会加上外罩,外罩的材料选择是很多不规范公司降低成本的又一个手段,质量好的产品都会使用增加了抗紫外线的材料,如GE, 拜尔等材料,而质量不好的LED护栏管很多使用混合了水口料的材料,谈不上抗紫外线,太阳光比较大的地方,不到一个月,外罩就变成黄色的了,从而出光效果变差,透光率也大大减小。 2.3 防开裂 这个问题,还是外罩的问题,如果选择的是带水口料的材料,材料内应力很难去除,导致材料开裂。即使选择比较好的材料,如果设计,生产工艺不合理,也会产生很多内应力,有经验的公司都会在注塑时选择恒温保护,尽量减少内应力,还有一个去除内应力很好的办法,如果对此有兴趣的读者可以咨询材料方面的专家。 2.4 线损 铜是一些厂家节省成本的地方,大家都知道,一般好的生产厂家都会在内部使用1mm2以上的导线,而且导线使用的是符合国标的产品。如果导线面积不够,电阻较大,前面的护栏管和后面的护栏管就有较大的电压差,为了让后面的LED电流与前面的一致,一定需要增加输入电压,这样无形中就增加了功耗,很多电能不是驱动LED,而是浪费在导线和恒流芯片上。一般来说如果设计的产品前后电压超过15%,问题就很严重了,因为现在通用的恒流芯片都是有功耗要求的,如果功耗太大,热量散不出去就会导致芯片烧毁。大家现在应该明白为什么很多级连的LED护栏管都是前面坏的多了。 2.5 散热 这个问题不仅体现的成本问题上,更多的是体现一个厂家的技术实力上,现在有些LED护栏管外罩和低座完全是一体的,都是塑胶材料,而且LED排布很密,这样当达到热平衡时,LED的结温已经很高了,如果工作时的环境温度较高,LED的寿命会急剧减少。 实力强的LED护栏管公司肯定会有热设计人员,在设计护栏管时要将LED的热量和恒流芯片的热量有效的导到大气中去。大家应该想到使用铝材是比较好的解决方案,铝的导热系数高,可以有效的将内部热量导出。另外在设计时也要尽量将PCB靠近铝底座,从而减少灌封胶部分产生的热阻。 这个问题又涉及到另一个问题,即灌封胶的选择上,好的灌封胶不仅要求硬度适中,也要求有比较高的导热系数,目前很多护栏管厂家借鉴LED大屏的经验,使用韩国的灌封胶,这是个不错的选择,本人综合的比较后发现某家德国公司的灌封胶在综合性能上更胜一筹。 3. 结论 LED护栏管的电子部分看起来比较简单,但要做到高稳定性还是要做很多细致的设计的。当然对于护栏管目前存在的问题来看,最为关键的还是要解决好防水设计、散热设计等问题。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2020-04-09 关键词: LED 可靠性 护栏管

  • 低温运行的LED道路照明

    低温运行的LED道路照明

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。随着LED技术的快速发展,在国内的许多城市,道路照明已经不乏LED路灯的身影。尤其是大功率LED器件的光效超过100lm/W以后,LED路灯作为道路照明的发展趋势已经得到普遍认同。 2009年,国内几个城市分别组织了LED道路照明产品的评估测试工作,大多数LED路灯产品在配光曲线、系统光效等关键技术指标方面进步显着,在道路照明标准的符合性、节能效果等方面已经达到相关标准和规范的要求。尽管LED路灯技术水平的发展较快,但是大多数LED路灯厂商在产品研发过程中忽略了在寒地应用环境下的特殊技术要求。一个普遍的错误认识是,LED在寒冷地区应用有利于散热,不容易发生故障。殊不知,寒冷应用环境下,对LED路灯有着更为严格的技术要求,主要有以下两个方面: (1)寒冷地区气温较低,且温差大,骤变的冷热冲击和长期低温工作对于器件有着更为严格的质量要求。 (2)在寒冷地区应用的LED路灯必须要考虑防止冰凌凝结的预防措施。 鉴于上述原因,LED路灯在寒冷地区的推广应用,需要解决以下几个方面的关键技术问题。 冷热冲击的温度变化可能引起LED器件的失效 由于LED芯片封装后,属于固态的实心器件,存在着芯片、硅胶(或树脂)、金属支架以及引线之间膨胀系数的失配现象,加上寒冷地区温差较大的冷热冲击的影响,会使硅胶在温度变化的过程中膨胀和收缩加剧,器件内部应力过大,这将导致LED引线键合点位移增大,引线过早疲劳和损坏。同时也会使原本键合状态较差的焊点出现脱焊的可能,而造成焊球和芯片电极脱焊的现象,甚至使LED芯片出现分层脱落的失效现象。 一盏LED路灯应用的LED器件多达上百颗,通常采用以串联为主的混联组态方式,如果一颗LED发生故障,将会引起多颗LED连带失效,因此应用在寒冷地区的LED路灯首先要根据特定使用环境下的灯具温度变化特性,设置合理的超声功率、键合压力、键合时间及键合温度等封装工艺参数,保证每一颗LED器件在低温运行环境下的可靠性。 LED驱动装置低温运行的可靠性保障 另一项关键技术挑战在于LED路灯驱动装置在低温运行环境下的可靠性问题。目前大多数LED路灯驱动电源在寒地低温环境下表现出不同类型的水土不服现象,较为突出的表征是低温无法正常启动和长期低温运行环境下的失效率较高现象。上述问题出现的主要原因在于,驱动电源在设计阶段的器件选型没有考虑低温工作状态的可靠性,部分关键元器件低温环境下的特性发生变化,造成驱动装置无法低温启动或正常运行,引发故障的具体原因主要有以下几方面: (1)开关管在低温条件下载流子的密度和活性都会降低,过载保护的启动点也会因此降低。 (2)电解电容电解液在低温下冻结,失去电容效应(溶液中的离子此时只存在离子极化),无带载能力。 (3)部分类型的光藕器件在低温状态下无法正常工作。 (4)输入端防止浪涌电流的热敏电阻,在低温下阻值变大(是常温的3~5倍),也会造成低温无法正常启动。 上述问题的解决途径主要是从选择温度特性更好的器件入手。例如,不是所有的电解电容都无法在低温下工作,一般来讲,200V以上的电解电容耐低温特性较差,而160V以下的电解电容基本都能够在-40℃环境正常工作,只要选用两个低压电解串连使用就可以解决问题。器件选型的调整可能会略微提高驱动装置的成本,但是从LED路灯的整体成本来看可以忽略不计,考虑到提高可靠性和降低维护成本的因素,这种设计调整是非常必要和划算的。 LED路灯冰凌凝结危害的防护措施 路灯在寒冷地区推广应用非常容易被忽视的一个问题就是由于冰雪在灯具表面堆积,受热融化后形成的冰凌,冰凌一旦形成,则会对车辆和行人产生非常大的安全隐患。尤其是LED路灯,由于灯具壳体普遍采用铝材,表面的氧化铝属于亲水性材料,更容易产生冰凌凝结。2008年,我国南方大范围雪灾,造成铝制表面高压导线大量冰凌凝结,压塌损毁大量电力设施。这一灾害恶果不仅是气候造成的,氧化铝表面的高压线缆属于亲水性材料也是一个重要诱因。由于影响到道路交通的安全,因此防止冰凌凝结是LED路灯在寒冷地区应用必须考虑到的安全措施。 为了解决这一关键技术,我们通过对覆冰体表面进行显微成像分析,分析了水在物体表面结冰,以及冰在物体表面可以牢固附着的原因。实验结果发现,仅仅采用疏水性能优异的材料,防止冰凌凝结的效果并不理想,甚至水在某些材料表面可以冻得非常的结实。测试结果表明:冰可以附着在任何物体表面上;物体表面上的裂缝和凹陷,是冰可以牢固地粘附在物体表面上的另一个主要原因;单纯疏水性能好的材料,可以延缓结冰的过程,却无法阻止冰的形成。 为了更为准确地对比不同材料间防止冰凌凝结的能力,我们从不同角度深入研究了不同物件的表面结构、表面物性与覆冰的内在关系,包括:结构外形与覆冰、结构材质与覆冰、表面光洁度与覆冰、表面刚柔性与覆冰。研究结果表明:外形结构简单、组织结构紧密、表面防水、疏水性能优异的构件,就不容易发生冰凌凝结。 以此试验数据为基础,我们连续2年在冬季设立了不同外观和外壳材料的LED路灯,通过实验发现:凡是灯具外观圆滑、光洁、平整的;没有冰雪或水积存承载结构的;表面材料具备优异疏水性能的LED路灯就不会产生冰凌凝结。 我国寒冷地区大多处于高纬度地域,气候寒冷、温差较大,因此对LED道路照明产品的应用带来了新的挑战。另一方面,大多数寒冷地区年平均每天的照明时间长于国内平均水平,故照明耗电也高于国内平均水平,因此昼短夜长的地域特点带来了更多的LED照明应用需求。总之,既有挑战又有机遇。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。

    时间:2020-04-09 关键词: LED 低温 道路照明

  • 电池管理系统提供保障

    电池管理系统提供保障

    大家知道什么是电池管理系统?有什么作用?人们对生存环境的持续关注促使了清洁型能源的发展,随着清洁能源在生活中的不断普及,电动汽车呈现了快速增长的趋势,并逐渐取代现在流行的燃油车,甚至出现了一些电动货车。 纯电动和混合动力汽车市场正在快速增长,由于特斯拉等电动汽车品牌的推动,纯电动汽车(EV)和混合电动汽车(PHEV)将成为未来汽车工业的重要部分。根据GVR(Grand View Research)公司的调研,受政府退税,补贴政策的影响,到2025年,全球电动汽车市场将达到460亿美元 最近,法国宣称从2040年开始法国将全面停止出售汽油车和柴油车,此前德国也提出到2030年禁售燃油车的计划。挪威是世界上最大的石油生产国之一,为了在2025年之前禁用燃油汽车,挪威政府降低了购买电动汽车的增值税。其次,政府提出了电动汽车不收取高速公路过路费,允许使用公交车专用车道,提供免费的充电桩等政策。 此外,印度宣布到2030年市场上只能销售电动车;英国宣布从2040年开始禁止销售新的汽油车和柴油车,至少已经有10个国家宣布了燃油车禁用计划。越来越多的电动汽车推出市场,但要想打破以燃油车为主的汽车市场,动力技术还需要不断提升。作为开发设计人员,开发一个可靠的,高效的,适应性强的电池管理系统(BMS)是其中的关键。 本文将深入研究电池管理系统中的一些电力电子元件,它们是保证动力系统稳定,安全的关键部件。 •电池管理系统(BMS)-- 电动汽车和混合动力汽车的关键技术•电池管理系统可以被认为是电池组的“大脑”,主要负责确保电池在安全状态下工作。锂电池是纯电动汽车和混合动力汽车的理想储能方案,它具有轻便、高能量密度、低自放电和记忆效应等性能。 •但锂电池方案也面临一些设计问题: 1.锂电池放电产生的过热问题 2.低于容量的5%会产生容量衰减 •电池管理系统可以被认为是电池组的“大脑”,主要负责保护电池不在安全状态下工作。电动汽车的主要电能储存技术是锂离子电池。轻便、高能量密度、低自放电和记忆效应已经将该技术用于EV、PHEV的理想解决方案。然而它们面对的一个关键设计问题。 •电池类似于小型炸弹,为确保其使用者的安全和可靠,电池需要严格管理。电池的充电和放电是通过无法检测的化学反应完成的,在这个过程中,热量起着根本性的作用;众所周知,当热量增加时,导体电阻增加,反之电阻降低。 •电就像水一样,当密封起来时,它是静静的,不流动的;一旦出现一个通路,它会流过阻碍最少的路径。 •同样用水作类比,把电池的单元看作是给城市供水管网供水的蓄水池。在每个蓄水池进出口位置的调节阀用来调节水压,保证低压时可以给所有的蓄水池供水,高压时不能涨破水管。 •为了调节电池单元的能量流动,电池管理系统中,每个电池单元配有两个场效应管,分别用来做充电和放电控制开关,根据电池的荷电状态、电压和温度条件选择充电或放电。电池管理系统通过脉冲,打开和关闭这些场效应管。因此需要高隔离变压器将控制电路电源部分隔离。Pulse的ph9185.xxxnl系列具有高的绝缘特性,可以有效进行控制电路与电源部分的隔离。 •EV、PHEV汽车中电池管理系统的三种方法 •1.电压 电池管理系统是负责监测每个电池的电压状态,避免电池出现过压或欠压,造成电池出现引起热击穿失效。因此保持电池单元电压的一致性是至关重要的,电池管理系统采用均衡充电技术调整不一致的电池单元。为了实现均衡充电,BMS系统采用传感器检测每一个电池单元的电压的升降,通过采集得的电压信号判断电池电压是否在标准范围内。普思电子的PA4334系列电感,可以完成电压的采集工作。 •2.温度 电池管理系统也负责测量电池组的温度。如果检测到过热情况,BMS系统会通过停止恢复性充电或减少电池包的放电的方式将单个电池单元的温度控制在安全的操作范围。 •3.荷电状态(SoC) 电池管理系统的另一个重要的能量管理功能是确定电池的荷电状态(SOC),确保所有电池都均匀放电,并防止放电低于阈值电压,导致永久性的降低它们的容量。电池管理系统通过通讯方式接收每个电池单元剩余的电量,进行库伦计算。为保证数据的及时和准确传输,保证通讯系统的安全性和抗干扰性能电子器件是十分重要的。Pulse的HMU2102NL实现了通讯系统的安全隔离信号的抗干扰,它通过菊花链架构可以支持多组串联,实现同时监测上百个电池单元。 •锂电池储能是通过电解液,持续的将从阳极置换出的锂离子移动到阴极完成的。理想充电方式是恒流恒压充电,在充电过程中需要使用高电流电感器限制电流变化率和消除对充电电流纹波。Pulse的PA434XNL系列可实现这个功能。 •一个好的电池管理系统的价值 总的来说,电池管理系统是确保电能存储系统安全高效地运行。对EV、PHEV产业最重要的问题是证明电动汽车越来越好。 一般来说,汽车是很复杂的,有些司机并不真正了燃油汽车的工作状态。但大多司机可以轻松的了解电动汽车和插电式混合动力车的工作状态。这归功于电气工程师和设计师们通过创新力的磁性元件,有效地评估和控制每一个电池的性能和健康状况,并将这些数据整合成一个强大的电池管理系统,使电能存储系统更安全、更耐用。以上就是电池管理系统的保障解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 电池 新能源汽车 管理系统

  • 光伏组件发电量影响因素

    光伏组件发电量影响因素

    太阳能现在已经走进了千家万户,光伏电站现在几乎是每个家庭的标配!但是,对于刚安装光伏电站的家庭来说,他们能做到的就是仔细的听听安装工的说法,对于电站的一些具体问题,他们往往是无从所知的!今天,小编就针对这些编辑了一篇最能影响光伏组件发电量的7个因素,希望能够对各位出入光伏业的人士有所帮助! 下面小编将会以晶硅组件为例,结合应用环境进行分析,讨论了组件在长期使用过程中因本身可能存在的缺陷,及受外界环境等影响从而造成功率衰减、发电量减少的问题,总结了影响组件输出功率以及衰减的相关因素。 组件品质 由于电池片隐裂、黑心、氧化、虚焊,以及背板等材料缺陷和长期使用老化等因素,导致组件在长期运行过程中功率受到影响,从而造成组件发电量低下。 PID效应 组件在外界长期工作中,由于水汽透过背板渗透至组件内部,造成EVA水解,醋酸离子使玻璃中析出金属离子,致使组件内部电路和边框之间存在高偏置电压而出现电性能衰减、发电量急剧下降。 组件安装方式 由倾斜面上的太阳辐射总量及太阳辐射的直散分离原理可得:倾斜面上的太阳辐射总量Ht是由直接太阳辐射量Hbt天空散射量Hdt和地面反射辐射量Hrt组成,即:Ht=Hbt+Hdt+Hrt。相同的地理位置上,由于组件安装倾角的不同,对太阳光的吸收累积量不同,辐射量的累积差异造成发电量差异。 天气因素 天气原因也是影响组件发电效能的因素之一。阴雨天气以及云层较厚时,太阳光辐照强度减小,电池片吸收的太阳光较少,发电量降低,低辐照下单晶弱光响应优于多晶。在太阳电池组件的转换效率一定的情况下,光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的。光伏电站的发电量直接与太阳辐射量有关,太阳的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的。 阴影遮挡 组件在工作过程中由于阴影的部分遮挡以及灰尘的沉降程度不一、鸟粪的污染会造成“热斑效应”,被遮挡部分组件将不提供功率贡献并在组件内部成为耗能负载,同时造成组件局部温度升高,过热区域可引起EVA加快老化变黄,使该区域透光率下降,从而使热斑进一步恶化,导致太阳能电池组件的失效加剧。 温度系数 晶硅电池的温度系数一般为-0.4%~-0.45%/℃,并且单晶温度系数小于多晶。外界环境温度的变化及组件在工作过程中产生的热量致使组件温度升高,也会造成组件的发电功率下降。 清洁保养 组件长期处于野外条件下,灰尘等杂物会降落覆盖在玻璃上,长期大量的灰尘或沙尘沉降,削弱了太阳光的穿透,同时导致组件表面温度升高进而影响组件发电的效能。在组件表面灰尘较严重时,对比清洗前与清洗后的发电量差异为5.7%,如长期不进行清理在组件表面形成区域污垢发电量影响差异可达10%以上。 总结:上述仅从组件本身和外部环境因素方面进行影响组件发电的分析,除却上述提及到的因素影响发电效率及发电量外,还存在由于电气系统端及其它因素会造成的组件在工作过程中的功率衰减、发电量降低等,后续还有待工艺改进、技术提升、材料研发和更多的相关性研究来解决和改善影响组件发电的因素。以上就是影响光伏组件发电量的可能性因素,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 光伏 发电量 组件

  • 多晶硅铸锭炉生产工艺解析

    多晶硅铸锭炉生产工艺解析

    大家知道什么是多晶硅铸锭炉生产工艺吗?多晶硅铸锭炉是多晶硅制造的关键设备之一,其工艺流程的稳定性、设备控制的稳定性和先进性直接关系到是否能够生产出合格的硅锭,而合格的硅锭直接决定着硅片制成的电池的光电转换效率。因此,详细地介绍了多晶硅铸锭炉的生产工艺,并主要对抽真空系统,压力控制系统、加热系统、测温系统、保温层升降系统等设备组成展开分析,探讨了控制系统的硬件控制结构、软件流程以及在设计时体现出的独到的设计理念和创新性。 引言 在世界能源形势日益严峻的当下,太阳能光伏产业得到了迅速的发展。硅是太阳能电池重要的化学组成,多晶硅铸锭炉可以通过熔融和定向长晶凝固技术对硅进行调整和切片,使其成为符合太阳能电池生产要求的材料。完善的生产工艺控制系统和科学的设备组成使得多晶硅铸锭炉可以保证较高的可靠性和稳定性。 1、多晶硅铸锭炉生产工艺 多晶硅铸锭炉的生产工艺是将热交换法和布里曼法进行了结合,硅在铸锭炉内发生结晶,硅锭生产加热过程中底部的隔热层和炉的保温层确保了严密的闭合状态,从而避免了硅锭生产热量的外泄和温度的不均衡造成的硅锭受热不均衡,为硅锭长晶创造了良好的环境。当铸锭炉内的硅锭出现结晶情况时,开始向炉内充入保护器,在保持熔融硅原料的坩埚位置不变的情况下将保温层进行升高,这时保温层与隔热层之间会出现缝隙,坩埚底部的热量便会通过这个空隙散发出去,炉壁和气体这样的热量置换使得坩埚底部的温度逐渐降低,已经完成结晶的材料便会从加热区离开,但是熔融的硅液体却不会离开,使得硅锭结晶过程中固体和液体的界面形成了较为稳定的温度梯度。 铸锭炉生产工艺的特点表现为液相温度梯度与常数接近和硅锭生长速度可调节。铸锭炉生产工艺加工既可以是方形的多晶硅材料也可以是大型硅锭。铸锭炉多晶硅生产总体耗电量较低,且对于原料纯度要求较为宽松,多晶硅的生产效率较高,而且使用这种硅片的电池太阳能转换的效率也十分出色。在大规模工业化生产模式下,业内对多晶硅生产工艺流程和各个环节的参数进行了统一的规定。多晶硅的生产工艺可以分为预热、熔化、长晶、退火和冷却五个步骤,工艺参数如表1所示。 2、多晶硅铸锭炉设备组成 2.1、抽真空系统 多晶硅的加工工艺对于真空度的要求较高,抽真空系统的作用就是保持硅锭可以在真空状态下得到处理。不同的工艺环节对于真空度的要求存在较大的差异,抽真空系统需要对炉内的压力和真空状态进行控制和调整。多晶硅铸锭炉抽真空系统除了有基础的抽气设备之外还设置了压力检测装置,确保炉内压力在合适的范围之内,为多晶硅硅锭的生长提供良好的气氛。铸锭炉抽真空系统的具体设备有罗茨泵、比例阀旁路抽气系统和机械泵[1]。 2.2、压力控制系统 根据多晶硅生产工艺的要求铸锭炉设置了压力控制系统,负责对炉内的压力进行调控,确保硅锭在特定时间段内可以处于适当的压力环境中。压力控制系统的调控需要结合长晶的实际状况,对硅锭实时分析信息是压力控制系统工作的基本判断依据。 2.3、加热系统 温度可以说是多晶硅生产中最为关键的工艺参数,因而加热系统也就显得尤为重要。铸锭炉采用加热体来实现对环境和规定原料的加热,这些加热体全部由中央处理器进行统一的控制,在加工过程中将硅锭生产各个阶段对于温度的要求输入系统作为设定值,加热系统可以对炉内温度进行精确的控制,确保硅锭有适宜的温度来长晶。 2.4、测温系统 测温系统得到的信息数据可以为加热系统提供依据,测温系统可以对铸锭炉内硅锭长晶过程的温度变化情况进行检测和实时分析,并将实际的温度参数与设定值进行比较,当出现参数误差时可以及时进行调整,为多晶硅硅锭生产提供适宜的环境。 2.5、保温层升降系统 保温层升降系统的工作效果会对铸锭炉内硅锭的长晶速度产生显著的影响,为了提高生产效率确保硅锭的长晶速度和成品质量保温层并将系统所使用的机械设备必须具有较高的精确性。铸锭炉的保温层升降系统通过精密的机械来实现对系统升降时间和速度的控制,确保硅锭晶核优良,为高效的太阳能光伏电池光电转化提供保障[2]。 3、多晶硅铸锭炉控制系统 3.1、控制系统硬件结构组成 多晶硅铸锭炉的生产规模较大且生产工艺控制较为复杂,为了确保生产质量和控制系统成效需要有强大的计算机控制系统来进行统一的管理和汇总。分布式现场总线控制系统是目前十分常用的多晶硅铸锭炉控制系统,主要包括现场控制器、控制单元、中央处理器和执行机构四个部分组成。该控制系统的硬件结构可以实现通讯冗余,控制器冗余,因而故障的发生几率也可以得到有效的控制。铸锭炉的现场控制器和中央处理器之间通过以太网实现连接,总控制台向中央控制器发出指令,中央控制器再将接受到的指令接着传递给现场控制器,根据现场控制器发回的实际情况再向执行机构下达动作指令。分布式总线控制系统的应用为全自动化的多晶硅生产提供了基础。 3.2、控制系统软件控制流程 硬件系统相适应的控制软件和控制程序可以实现控制参数的优化和控制精度的提高,多晶硅铸锭炉的软件控制系统主要包括工艺配方编辑系统和长晶状况实时分析判断系统两大部分。其中工艺配方编辑系统为技术和管理人员提供了更为便捷的工艺配方编辑和处理方法,从而及时发现配方中存在的不足并加以改正。长晶状况实时分析判断系统可以对铸锭炉内硅锭的长晶参数进行实时分析判断,并对存在误差的参数进行及时的调整,为其他控制系统的工作提供依据,这也是多晶硅铸锭炉设备控制的核心部分。预热阶段对坩埚内硅料加热的同时将空气中的有害气体排出,避免其对硅料产生不良影响。长晶状况实时分析判断系统可以在熔化阶段将传感器传回的硅料状况进行分析,为技术人员的操作提供指示。退火阶段通过对恒温场温度的分析采取合适的温度下降速度,避免过快降温对硅锭造成负面作用。冷却阶段控制硅锭进行自然降温,最后硅锭出炉,该软件系统的工作完毕。 4、结语 多晶硅铸锭炉已经成为太阳能光伏产业发展的重要设备,加强其生产工艺控制技术和设备组成情况的研究有利于提高铸锭炉的生产水平,促进硅片生产质量的提高和太阳能光伏电池制造水平的进步。我国自主研发的多晶硅铸锭炉早在2008就已经问世,并且在实践中得到了很好的应用效果。以上就是多晶硅铸锭炉生产工艺解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 光伏 电能 多晶硅

  • 储能电池的优缺点分析

    储能电池的优缺点分析

    电池储能有什么优缺点呢?储能主要是指电能的储存。储能又是石油油藏里的一个名词,代表储层储存油气的能力。储能本身不是新兴的技术,但从产业角度来说却是刚刚出现,正处在起步阶段。 到目前为止,中国没有达到类似美国、日本将储能当作一个独立产业加以看待并出台专门扶持政策的程度,尤其在缺乏为储能付费机制的前提下,储能产业的商业化模式尚未成形。电池储能大功率场合一般采用铅酸蓄电池,主要用于应急电源、电瓶车、电厂富余能量的储存。小功率场合也可以采用可反复充电的干电池:如镍氢电池,锂离子电池等。本文跟随小编一起来了解一下九种电池储能的优缺点。 电池储能的优缺点(九种储能电池解析) 一、铅酸电池 主要优点: 1、原料易得,价格相对低廉; 2、高倍率放电性能良好; 3、温度性能良好,可在-40~+60℃的环境下工作; 4、适合于浮充电使用,使用寿命长,无记忆效应; 5、废旧电池容易回收,有利于保护环境。 主要缺点: 1、比能量低,一般30~40Wh/kg; 2、使用寿命不及Cd/Ni电池; 3、制造过程容易污染环境,必须配备三废处理设备。 二、镍氢电池 主要优点: 1、与铅酸电池比,能量密度有大幅度提高,重量能量密度65Wh/kg,体积能量密度都有所提高200Wh/L; 2、功率密度高,可大电流充放电; 3、低温放电特性好; 4、循环寿命(提高到1000次); 5、环保无污染; 6、技术比较锂离子电池成熟。 主要缺点: 1、正常工作温度范围-15~40℃,高温性能较差; 2、工作电压低,工作电压范围1.0~1.4V; 3、价格比铅酸电池、镍氢电池贵,但是性能比锂离子电池差。 三、锂离子电池 主要优点: 1、比能量高; 2、电压平台高; 3、循环性能好; 4、无记忆效应; 5、环保,无污染;目前是最好潜力的电动汽车动力电池之一。 四、超级电容 主要优点: 1、功率密度高; 2、充电时间短。 主要缺点: 能量密度低,仅1-10Wh/kg,超级电容续航里程太短,不能作为电动汽车主流电源。 电池储能的优缺点(九种储能电池解析) 五、燃料电池 主要优点: 1、比能量高,汽车行驶里程长; 2、功率密度高,可大电流充放电; 3、环保,无污染。 主要缺点: 1、系统复杂,技术成熟度差; 2、氢气供应系统建设滞后; 3、对空气中二氧化硫等有很高要求。由于国内空气污染严重,在国内的燃料电池车寿命较短。 六、钠硫电池 优势: 1、高比能量(理论760wh/kg;实际390wh/kg); 2、高功率(放电电流密度可达200~300mA/cm2); 3、充电速度快(充满30min); 4、长寿命(15年;或2500~4500次); 5、无污染,可回收(Na,S回收率近100%);6、无自放电现象,能量转化率高; 不足: 1、工作温度高,其工作温度在300~350度,电池工作时需要一定的加热保温,启动慢; 2、价格昂贵,万元/每度; 3、安全性差。 七、液流电池(钒电池) 优点: 1、安全、可深度放电; 2、规模大,储罐尺寸不限; 3、有很大的充放电速率; 4、寿命长,高可靠性; 5、无排放,噪音小; 6、充放电切换快,只需0.02秒; 7、选址不受地域限制。 缺点: 1、正极、负极电解液交叉污染; 2、有的要用价贵的离子交换膜; 3、两份溶液体积大,比能量低; 4、能量转换效率不高。 八、锂空气电池 致命缺陷: 固体反应生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积,使电解液与空气的接触被阻断,从而导致放电停止。科学家认为,锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍,可以提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电,因此这种电池可以更小、更轻。全球不少实验室都在研究这种技术,但如果没有重大突破,要想实现商用可能还需要10年。 九、锂硫电池(锂硫电池是一类极具发展前景的高容量储能体系) 优点: 1、能量密度高,理论能量密度可达2600Wh/kg; 2、原材料成本低; 3、能源消耗少; 4、低毒。 虽然锂硫电池研究已经经历了几十年,并且在近10年时间取得了许多成果,但离实际应用还有不小距离。以上就是电池储能的优缺点,希望能给大家参考。

    时间:2020-04-05 关键词: 新能源 电池 储能

  • 电动车电瓶不存电原因

    电动车电瓶不存电原因

    电动车大家都知道,那么电动车电瓶不怎么存电的原因是什么?本文主要是关于电动车电瓶的相关介绍:电动车电瓶,电动车电瓶常见故障, 并着重对电动车电瓶的充电问题进行了详细的阐述。 电动车电瓶 电动车电池是电动车上的动力来源,现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电池,铅酸蓄电池成本低,性价比高。因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为“铅酸蓄电池”。1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池,这是铅酸蓄电池的前身。 能够被电动自行车采用的有以下四种动力蓄电池,即阀控铅酸免维护蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子电池。 铅酸蓄电池 铅蓄电池因其价格便宜、材料来源丰富、比功率较高、技术和制造工艺较成熟、资源回收率高等综合因素被各国各种电动车普遍采用和广泛研究。电动自行车作为省力、方便、快速、舒适、价廉、零排放的个人交通工具已被人们广泛接受,并受到国家有关部门的重视。由国务院发展研究中心、国家发改委、建设部、科技部等部委参与的《轻型电动车产业发展战略研究》课题组提出了“轻型电动车产业发展战略研究”报告。电动自行车的全国保有量已达3000万辆以上。95%以上的电动自行车都用阀控铅蓄电池。 [1] 已商品化的电动自行车的绝大多数是使用的密封式铅酸蓄电池,使用中不需要经常补充水分,免维护。其主要化学反应是:PbO2+2H2SO4+Pb←充电、放电→ 2PbSO4+2H2O 铅酸蓄电池充电时变成硫酸铅的阴阳两极的海绵状铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中,分别变成海绵状铅和氧化铅,电解液中的硫酸浓度不断变大;反之放电时阳极中的氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅,而电解液中的硫酸浓度不断降低。当铅酸蓄电池充电不足时,阴阳两极板的硫酸铅不能完全转化变成海绵状铅和氧化铅,如果长期充电不足,则会造成硫酸铅结晶,使极板硫化,电池品质变劣;反之如果电池过度充电,阳极产生的氧气量大于阴极的吸附能力,使得蓄电池内压增大,导致气体外溢,电解液减少,还可能导致活性物质软化或脱落,电池寿命大大缩短。 综合性能有很大提高 近10年来,电动自行车用阀控铅蓄电池的综合性能有很大提高。以6-DZM-10电池为例。1997年,该型电池存在容量不足,2h率(5A)放电容量达不到10Ah;比能量低,2h率的比能量不到30Wh/kg;寿命短,100%放电深度的循环寿命只有50~60次(容量降到8Ah前;以下同),使用寿命只有3~5个月等问题。 到2003年,2h率(5A)放电容量达到11~13Ah;2h率比能量达到33~36Wh/kg;100%放电深度的循环寿命达到250~300次,使用寿命可达到12个月以上。电动自行车用阀控铅酸蓄电池存在的问题基本得到解决。 该类型电池的深循环寿命性能又有新的、突破性进展。主要表现为:2h率(5A)放电初始容量达到14Ah;2h率比能量达到38Wh/kg;100%放电深度的循环寿命超过400次,放出总容量为4500Ah,相应累计行驶里程约18000km(以4km/Ah计,以下同)。最高的深循环寿命超过600次,放出总容量为6151Ah,相应累计行驶里程约24600km。如果以容量低于7Ah为寿命终止标志,深循环寿命为943次循环,放出总容量为8710Ah,相应累计行驶里程约34800km。如果按深循环寿命250次或放出的总容量为2250Ah、相应累计行驶里程为9000km的电池组可保证使用1年。 [1] 重视与充电器的匹配 在多年的使用实践中,电动自行车的整车厂家和蓄电池厂家都逐渐认识了蓄电池与电驱动系统相关设备之间匹配的重要性,特别是与充电器的匹配。制造质量是蓄电池质量的前提,但只有在与其相匹配的充电器一起使用才能发挥高质量蓄电池应有的优越性能,否则高质量蓄电池不能完全发挥其潜在的优越性能。 [1] 不同厂家的蓄电池由于在配方、结构、酸浓度等方面的差别,其合适的充电参数是不同的。例如,我们在研究中发现,不同厂家的蓄电池在恒压阶段的充电参数可相差1.5~2.0V(对36V的电池组)。合适的充电参数基本要求是:确保电池可充满,不会因欠充电造成电池容量不正常的衰减;又要确保电池在全寿命期间不会因过充电而造成电池严重失水和产生热失控。 [1] 纯电动车用铅蓄电池 早期纯电动车用的开口式铅蓄电池采用了“八·五”规划期间的研究成果,已取得了可用19个月(12万公里)的成功经验,关键是积累了控制好充电方式、放电深度、及时补水等一套系统匹配的工作经验和精心维护的经验。近年来四轮微型电动车(包括游览车、巡逻车、高尔夫球车、短距离道路车等)发展很快,车上采用的大多是开口式铅蓄电池。相应型号的电池受到蓄电池制造厂家的青睐。 [1] 电动车采用的是阀控式密封铅蓄电池新产品,其性能为:3h率容量55Ah;3h率下比能量为33Wh/kg和84Wh/L;75%放电深度的循环寿命达到400次以上。相信电动自行车用的阀控铅蓄电池成功的经验可推广到纯电动车用阀控铅蓄电池,性能将会有进一步的提高。 [1] 混合电动车用铅蓄电池 现在混合电动车基本分为3类:轻度混合型(即电动系统主要用于起动和回收制动能量,即将在所有汽车上推广的42V电系统属于此型)、中度混合型(即电动系统用于起动、回收制动能量和中、短距离的行驶)、重度混合型(即电动系统用于起动、回收制动能量和较长距离的行驶,也称为“Plug-in”)。 [1] 在国内外文献中已明确:在轻度混合的电动汽车中,阀控铅蓄电池是有优势的,主要因其成本低,技术成熟,性能可靠;中度混合的电动汽车用的阀控铅蓄电池,ALABC(先进铅酸蓄电池联合体)正在组织研制,准备与MH-Ni蓄电池争夺中度混合电动汽车的市场,现已推出并进行了车上试验的卷绕式双极耳电池和TMF(金属薄膜)电池;在重度混合的电动汽车领域,铅蓄电池的比能量低,无法满足电动系统较长距离的行驶要求。 [1] 胶体蓄电池 是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进。它采用凝胶状电解质,内部无游离的液体存在, 在同等体积下电解质容量大,热容量大,热消散能力强,能避免一般蓄电池易产生的热失控现象;电解质浓度低,对极板腐蚀弱;浓度均匀,不存在酸分层的现象。 镍氢蓄电池 (Ni-MH) 镍氢蓄电池是九十年代涌现出的电池家族中新秀,发展迅猛。Ni-MH电池的电极反应为: 正极:Ni(OH)2+OH-= NiOOH+H2O+e- 负极:M+H2O+e=MHab+OH-Ni(OH)2+M=NiOOH+MHab 它和镍镉蓄电池同属碱性蓄电池,只是以吸藏氢气的合金材料(mh)取代镍镉蓄电池中的负极材料镉cd、电动势仍为1.32v。它具备镍镉蓄电池的所有优异特性,而且能量密度还高于镍镉蓄电池。主要优点是:比能量高(一次充电可行使的距离长);比功率高,在大电流工作时也能平稳放电(加速爬坡能力好);低温放电性能好;循环寿命长;安全可靠,免维护;无记忆效应;对环境不存在任何污染问题,可再生利用,符合持续发展的理念。但是,Ni-MH蓄电池成本太高,价格昂贵。 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。其优点是比能量高,是当前比能量最高的蓄电池。已经在便携式信息产品中获得推广应用。 锂离子电池被普遍认为具有如下的优点:比能量大;比功率高;自放电小; 无记忆效应;循环特性好;可快速放电,且效率高;工作温度范围宽;无环境污染等,因此有望进入21世纪最好的动力电源行列。预计在2006~2012 年期间,当锂离子电池进一步发展时,MH/Ni蓄电池的市场份额将缩小。锂离子市场份额将会扩大。已经有采用锂离子蓄电池的电动自行车产品出售。 在安全性好、循环性能好、比容量高的新型价廉正极材料发展的推动下,电动自行车用的锂离子蓄电池已接近实用。有几家已可提供较成熟的、装有电池管理系统(BMS)的电动自行车用锂离子蓄电池。也有专门生产用锂离子蓄电池的电动自行车厂家。笔者认为电动自行车用的锂离子蓄电池将是首先商业化、大批量在车上使用的动力型电池;它将是继铅蓄电池之后所占比例较大的实用化电池,也将成为用于高端电动自行车产品的电池。关于大型锂离子蓄电池在纯电动轿车和电动巴士,以及在混合电动车上试用,展览示范的已有不少报道。根据现在的锂离子蓄电池发展水平和经验,认为电动自行车用48V10Ah以下电池组的安全性是有保障的,但大型锂离子蓄电池要在商业化电动车辆上使用还要做许多艰苦的工作,其原因主要是:纯电动轿车和电动巴士,以及混合电动车上使用的电池数量多、系统复杂,安全性难度更大,对可靠性和一致性的要求更高,价格太高等。曾经报道过深圳比亚迪要在2005年提供200辆以锂离子蓄电池为动力源的电动轿车组成出租车队之事,现在已推迟到2007年了。 [1] 燃料电池 燃料电池将化学能直接转换成电能供给电动机来驱动车辆。它的主要优点是:效率高,可节省燃料;零排放;噪音小等,特别适合于做车辆动力源。氢燃料电池车将是理想的、最终取代以石油产品为燃料的汽车。 [1] 锌-镍蓄电池(Zn-Ni) Zn-Ni蓄电池曾被认为是应提倡的电动车用蓄电池。从4~5年的市场筛选来看,在商业化的电动车上几乎没有使用。这主要是由于Zn-Ni蓄电池的价格贵(每VAh要2.5~4元,为铅蓄电池的4~6倍);循环过程中,初期容量衰减率大,影响了蓄电池组实际可使用的寿命。另外,锂离子蓄电池的迅速发展和价格降低,使Zn-Ni蓄电池在电动车上应用更加缺乏竞争力。 [1] 锌空气电池 锌空电池是金属-空气电池的一种,属于半燃料电池范畴。它有比能量高、原材料丰富、价格不高、无污染等优点,被认为是电动车用电池的有竞争力的候选者。 美籍华人曾在上海成立了生产机械可充锌空电池的博信(PowerZinc),并已建成示范车间。该制造的电动自行车和电动摩托车用锌空电池装车进行了行驶里程测试,分别达到150km和250km,并做了大量的推广应用工作,在上海市建立了50个电池更换点。但是不到1年,此推广试用工作就停止了,市场筛选的结果是没有被用户接受。此后在有些领导支持下,做了一辆用该制造的锌空电池为动力源的电动巴士,但受锌空电池高功率性能差的限制,车的启动和加速性能明显较差。国内外在开发电动车用锌空电池方面已经做了许多工作。近年来国内电动车用锌空电池的研制工作又重新兴起,但是实践证实了锌空电池原来应有的优越性,同时也暴露了一些国外已报道过的问题,如锌电极更换服务系统和再生成本,氧电极的寿命,电池的电解液渗漏、爬漏或溢出等。 电瓶不存电,说明电瓶已经硫化或者断格、短路了,硫化的电瓶用修复仪修复,断格、短路的电瓶需要手工开盖换极板修复。如果是正常使用造成的亏电,充满电就行了;但要是因极板硫化严重或阳极板上的氧化铅 脱落而到致容量严重下降则只能报废。其次电动车电瓶的充电次数是有规定的,新国标GBT 18332.1-2009 中规定为400次。循环次数到了,电池性能必然下降,因此也就失去修复的价值了,轻微的硫化虽然有一定的修复价值,但日常生活中很难发现,因此没有什么现实意义。 在电池外观未破坏、鼓胀,无短路、断路迹象时,可以采取以下方法尝试给电池修复: 1、采用正负脉冲的方式给电池进行去极化充电,再完全放电,如此循环三次,若容量有恢复迹象,可以多循环几次,达到更好的修复效果。 2、加水修复,加水必须要加去离子水或纯净水,切勿加自来水,会造成电池自放电大的问题。具体方法如下: 1)先将电池完全放电,因为放电后电池内部酸液密度基本为1.1g/mL以下; 2)将盖片取出,再将安全阀拿掉,注意保存好,不要搞脏了安全阀,以备后用; 3)加水,一般12AH的电池一单格加水量为8~10g,20AH的电池一单格加水量在15g左右; 4)静置一小时左右,将安全阀与盖片安装好; 5)进行充电,充满电后再进行完全放电,如此循环个三次。 修复电动车电池是件很专业的职业,需对电池内部构成,以及电池原理要掌握。也不是所有的电池都值得去翻新,一般若能采用补液或补电循环能够延长电池寿命的话就可以去修复,其它的像无电压无电流的就没必要去做了。 电动车电瓶常见故障 1. 不平衡 修复方法:找出容量、电压、自放电、电池内阻等一直的电池一起用。 2. 失水 修复方法:撬开电池上方的盖板。一些电池的盖板是ABS胶粘接的,一些电池是达扣连接的。有的是滑板。注意撬开盖板的时候,不要损坏盖板。这时可以看到6个排气阀的橡胶帽。打开橡胶帽,露出排气孔,通过排气孔可以看到电池内部。一些电池的排气阀底座是可以旋开的,可以不打开橡胶的排气阀而旋开排气阀底座。一些电池的橡胶帽周围还有一些填充物。打开盖,用手电照着,看小孔内部是否有干涸现象,即电池是否失水。电池的极板是用白色玻璃纤维棉包裹着的,正常情况应该是湿润的。用滴管吸入蒸馏水由排气孔注入电池。把加好水的电池用透气的遮挡物覆盖排气孔,以防止灰尘落入排气孔。最好用医用的二次蒸馏水。补水的原则是宁少勿多。不够可以再加,多了造成酸比重下降,电池容量就会不足。无经验者可以按每孔5mL掌握。 特别提示:补水工具使用玻璃、塑料等吸管。建议使用医用一次性注射器,使用方便而且方便计量。补水工具不能使用任何含金属的器具,注射器应拔去金属针头,套一节塑料管后使用。 3.硫酸盐化 修复方法:将硫化的电池用科帝修复仪修复,采用模糊数字控制理论,通过测定电池状态,在充、放电的同时不断发出正负变频微粒波,用10到20小时的时间,去除电池里结晶后变的坚硬的硫酸铅。 4. 极板软化 修复方法:将电池放电止10.5V后,用灯泡深放电1-5小时。然后用活化仪,活化修复。 5. 短路 修复方法:水电池,可以打孔清晰,将短路的铅粉弄出! 电动车电池,可以迅速短路正负极,将短路的地方烧断。 6.开路 修复方法:100A检测电池电压0V为开路,用单个测量的方法,测量出开路的地方,焊好。用万用表可以测量出电池开路的地方。以上就是电动车电瓶不怎么存电的可能原因,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 电瓶 电动车 存电

  • 动力电池极片辊压工艺技术

    动力电池极片辊压工艺技术

    什么是动力电池极片辊压工艺?锂离子电池的极片制作主要分为浆料制作、集流体涂覆、极片辊压、极片分条以及极片干燥等过程。今天跟大家分享下极片辊压过程中的部分经验。 工作过程 极片辊压一般由双辊压机完成,双辊压机是由两个铸钢压实辊以及电机和传动轴组成。辊压机在非工作状态时需要涂一层薄油层,以防其生锈,在使用前用无水乙醇将油层擦干净,并清理收放卷机构、自动纠偏机构、辊以及其它与极片接触的可能沾有杂质的位置。 将涂布完成的极片,固定于放卷机构后,将极片正确穿过双辊间隙,并连接收卷系统。开启辊压模式后,电机带动上下辊同时转动,收卷机构拉动极片将稳步穿过辊压间隙,最终被压到所需压实密度。 辊压目的 辊压的最终目的是获得符合设计要求的极片。什么是符合设计要求?就是要求极片的相关参数:面密度多少、压实密度多少、粘接性怎样、颗粒完整度、翘曲大小等等满足电芯的设计要求。辊压的必要性:极片在涂布、干燥完成后,活物质与集流体箔片的剥离强度很低,此时需要对其进行辊压,增强活物质与箔片的粘接强度,以防在电解液浸泡、电池使用过程中剥落。 辊压过程中存在的问题及解决办法 1.极片断裂 在极片辊压的过程中,常常会走着走着极片突然断裂的现象,断裂不仅影响工作效率,还对后续的分切、卷绕等工序造成困扰。其原因有两点: ①在涂布过程中,若在极片表面留有小颗粒等质地不均现象,则在辊压时,小颗粒受到双辊压力,便向箔带方向挤压,颗粒体较软的可被碾成粉末继而脱落,颗粒体较硬的会挤压箔带,造成箔带破孔甚至箔带断裂。 ②涂布过程中,如果极片表面面密度不同,则在辊压过程中会出现一片过辊压而另外一片辊压不足。在极片走带过程中,张力控制相同的情况下,辊压不足的地方则会出现部分活物质脱落甚至断箔的现象。控制收卷张力,防治大颗粒杂质落到极片表面可以有效减少极片断裂。 2.极片翘曲严重 极片经过辊压后,有时候极片会呈较大程度的内凹外凸的现象,此种现象出现不利于极片分切、卷绕。在涂布工艺中有一个重要的问题是“厚边”,厚边现象是辊压后极片翘曲的重要原因。 由于边缘厚度较中间部位大几微米或十几微米,辊压轧辊压力作用在极片上时,边缘厚度大的区域承受更大的轧制力,从而导致极片辊压压实横向密度不一致,造成了极片辊压后翘曲严重,对后续的分切工艺也会产生不利影响。 控制翘曲,关键还是要控制极片涂布质量,通过控制浆料表面张力、泵压、走带速度、辊压压力等参数可以有效减少极片翘曲的情况。当然,是在满足设计要求的条件下。 3.极片横向、纵向厚度不同 横向:在极片辊压过程中,常出现测量左右极片厚度不一致的情况。当极片左右厚度不一致时,需首先排除极片涂布过程中的影响,当测试未辊压的极片左右厚度一致时,则需要对辊压压力进行左右调节,以保证极片辊压后左右压实密度一致。在辊压过程中要定时对极片进行测试,以防辊压途中压力发生变动。 纵向:有时会出现极片经过辊压后,测试极片厚度符合要求,但是在分切时又出现厚度增加的现象。此为极片的反弹现象,极片反弹一是极片内部水分较多,而是辊压时速度太快。极片反弹问题可以通过使用热辊工艺和控制辊压速度解决。热辊的好处有: ①去除极片的里面的水分 ②减少极片的在轧制后的材料反弹。 ③由于极片在加热过程中材料处于熔融状态,热轧可以增加活性物质与流体之间的粘合力。 ④减少极片的内应力,因为在分切活模切时,减少极片的内应力的释放影响的不良。 ⑤降低电池极片的变形抗力,有利于提高活性物质的吸液量。 4.极片波浪边严重 极片涂布之后,除活物质外还有部分铜铝箔外露,在极片经过辊压之后,外露的铜铝箔边出现较密集的波浪纹路。此种现象的出现会影响电芯的卷绕、热压、极耳焊接等工艺,一定要杜绝。产生波浪边的原因是:铜箔和铝箔都是利用铜铝块经过挤压压片制成的,具有很好的金属加工性和延展性。 当极片在辊压的过程中,活物质之间相互挤压,并对铜箔、铝箔施加了一定的压力,则会产生一定的延展。在辊压时,没有活物质涂覆的部分没有发生延展,而有活物质的极片在辊压力作用下产生延展,延展不一在外观上形成箔带边缘的波浪形皱褶,平行的波浪痕迹与箔带运动方向垂直。 附着在皱褶箔带上的活性物质易发生裂缝、凸起或脱落。设计合理的涂布面密度和辊压压实密度可以减少极片波浪边的发生。另外,辊轮不平时也会导致波浪边。此外还有一些操作失误,如测量极片厚度时刮料、问题点没有及时标记等人为失误,可以通过加强培训提高意识来解决。 辊压工艺对电芯的影响 1.辊压情况对极片加工状态的影响 辊压后极片的理想状态是极片表面平整、在光下光泽度一致、留白部分无明显波浪、极片无大程度翘曲。但是,在实际生产中操作熟练度、设备运行情况等都会引起部分问题的产生。最直接的影响是影响极片分切,分切极片宽度不一致,极片出现毛刺;辊压结果影响极片的卷绕,严重的翘曲会造成极片卷绕过程中极片、隔膜间产生较大的空隙,在热压后会形成某些部分多层隔膜叠加,成为应力集中点,影响电芯性能。 2.辊压情况对电芯性能的影响 辊压过程会出现的几个典型问题是: ①极片厚度不一致。厚度不一致,意味着活物质密度不一致,锂离子和电子在极片中传输、传导速率则会有所不同。当电流密度不同时,极易引起枝晶锂的析出,对电芯性能不利。此外,极片厚度不同时,活性物质与集流体之间的接触电阻也是不同的,极片越厚内阻越大,电池极化也就越严重,影响电芯容量。 ②极片部分位置出现过压。由于涂布时部分位置厚度过厚,辊压后则有可能出现过压的现象。过压的位置活物质颗粒出现破碎,活物质颗粒间接触紧密,在电芯充放电过程中,电子导电性增强,但离子移动通道减小或堵塞,不利于容量发挥,放电过程中极化增大,电压下降,容量减小。同时,过压后影响电解液的浸润效果,对电芯的性能也有很大的影响。 总结 锂离子电池制作过程中有很多的影响因素,解决了每道工序中可能出现的工艺问题后,将直接减少对生产资料的浪费,完善后续的装配、注液、包装等工序的品质和效率,提高最终产品的品质和一致性,降低生产成本,继而使锂离子电池产品具有更强的市场竞争力。以上就是动力电池极片辊压工艺,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 动力电池 极片 辊压

  • 太阳能路灯的工作原理解析

    太阳能路灯的工作原理解析

    现在的社会中处处可见太阳能路灯,本文首先介绍了太阳能路灯组成部分,其次阐述了太阳能路灯的工作原理及优势,后面介绍了太阳能路灯应用领域及应用原则。 太阳能路灯组成部分 1、太阳能光伏组件 组件主要一般分为单晶跟多晶两部分,当然单晶多晶也分A面跟B面,所以这是导致为什么市场上面同样配置的组件价格会差那么多,单从外表一般人是看不出什么来的。组件的作用就是利用太阳能转换成可以存储在蓄电池中的电能,单晶目前转换率最高在17%,多晶在12%左右。 2、太阳能专用蓄电池 蓄电池作为存储跟释放电能的功能,可装在灯杆上或者埋在地下,蓄电池箱的功能就是作为蓄电池在地下的一个保护作用,蓄电池不会受到地下水的腐蚀,蓄电池的工作原理是白天把太阳能光伏组件转换的电能存储在身体里,晚上到控制器指令到时间开始放电,不同技术能力的厂家的产品质量跟对应的价格一样有着天壤之别。 3、太阳能控制器 路灯系统的主心骨、大心脏,形象的比方,人的心脏好,不出问题人能够好好的正常的运转,如果心脏有了问题或者衰竭了 其他的身体部分再好都不会有用了。控制器的好坏直接影响的是太阳能路灯系统的寿命,最好选用一定品牌的,如南京普天、深圳硕日灯等等。 4、led光源 现在市面上一般好一些的就用平板的灯头,光源可选,主要是在这两个配件上,传统改led灯头壳体大,散热性能要差一点,平板的灯头扁平,看起来高档一些,灯头内置散热,光源上有国产、进口之分、国内技术的原因使得一般还是以进口为主,进口做的比较好的有普瑞、科瑞,普瑞也有33跟45两种之分,不同的选料led光源价格也都不同 5、太阳能路灯灯杆 灯杆部分依据客户设计之初对于杆型以及配置参数的要求来定制。尺寸、款式要求不同,价格差别大。 太阳能路灯的工作原理 太阳能路灯工作原理是将太阳能提转化为电能从而实现照明,路灯顶部是太阳能电池板又名光伏组件,白天这些多晶硅制成的光伏组件将太阳能转化为电能存储在蓄电池中,使太阳能路灯在智能控制器的控制下,太阳能电池板经过太阳光的照射,吸收太阳能光并转换成电能,白天太阳电池组件向蓄电池组充电。傍晚,通过控制器的控制将电能输送给光源,为人们在夜晚进行照明。晚上蓄电池组提供电力给LED灯光源供电,实现照明功能。 太阳能路灯是通过太阳能进行发电,所以没有电缆线,不会发生漏电和其他的意外情况。直流控制器能确保蓄电池组不因过充或过放而被损坏,同时具备光控、时控、温度补偿及防雷、反极性保护等功能。无需铺设线缆、无需交流供电、不产生电费。 太阳能路灯的低碳环保、安全可靠等一系列的优点,被广大客户认可,从而得到了大力的推广。因此,它可以广泛应用于城市主、次干道、小区、工厂、旅游景点、停车场等场所。 太阳能路灯的优势 1、能源广 太阳能路灯使用太阳能光伏电池提供电能,太阳能作为一种绿色环保的新能源,“取之不竭、用之不尽”。充分利用太阳能资源,对缓解常规能源紧张的情况有积极意义。 2、安装简单方便 太阳能路灯的安装简单、方便,无需像普通路灯那样做铺设电缆等大量基础工程,只需要有一个基座固定,所有的线路和控制部分均放置在灯架之中,形成一个整体。 3、维护成本低廉 太阳能路灯使用的太阳能供电,除了阴雨天转换成市电供电会产生小部分电费成本外,运行成本几乎为零。整个系统运行均为自动控制,无需人为干预,几乎不产生维护成本。 太阳能路灯对比普通路灯的优势 1、安装对比 安装时,不用辅设复杂线路,只做一个水泥基座及在1m之内做一个电池坑,用镀锌螺栓固定就可。市电路灯施工中有复杂的作业程序。首先要辅设电缆,挖沟布管、管内穿线、回填等大量土建施工,消耗大量人力、物力、财力。最后还要进行调试,一旦出现问题,就造成很大消耗。 2、费用对比 太阳能路灯一次投资、长期受益,由于线路简便,不产生维护费用,不产生昂贵电费。6—7年收回成本,后3—4年节约100多万的电费及维护费用。市电路灯电费高昂,线路复杂,需长期不间断的对线路进行检修。特别电压不稳的情况下,钠灯易坏是不可避免的,而随着年限的延长,线路老化、维修费用更是年年递增。 3、安全对比 太阳能路灯由于采用的是12—24V低压,电压稳定,运行可靠,不存在安全隐患,是生态小区,路政部门理想产品。市电路灯安全隐患大,人们的生活环境在不断变化的情况下,道路改造、景观工程的施工,供电不正常,水煤气管道的交叉施工等多方面带来诸多隐患。 4、环保对比 太阳能路灯能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点;可持续降低物业管理成本,减少业主公共分摊部分的费用。综上对比所述,太阳能照明之安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等固有的特性将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。 5、寿命对比 太阳能灯具的寿命比普通电力灯具的寿命要高得多, 如太阳能灯具的主要部件----太阳能电池组件的使用寿命25年;低压钠灯的平均寿命18000小时;低压高效三基色节能灯的平均寿命6000小时;超高亮LED的平均寿命大于50000小时以上;太阳能专用蓄电池的寿命为38AH以下2-5年;38-150AH的3-7年。按照常规小区按照当地物价局 “按纯住宅建筑面积一次性收取小区路灯维护费6元/㎡”的规定,使得普通灯具初始投资要高出太阳能灯具初始投资很多。总之,综合比较来看太阳能灯具节省投资的特点是相当明显的。 太阳能路灯应用领域 1)乡村、乡镇等边缘地区公路接到照明。 2)城市广场、停车场、学校操场、工人绿地、公园照明。 3)高尔夫球场、海滨浴场、高档的别墅区等照明。 4)高速公路警示牌、大桥路灯电源替代等等。 太阳能路灯的应用原则 1、实用性原则 太阳能路灯在城市照明系统中应用的主要目的是节约能耗,但是因为其受天气因素影响比较大,对于阴天以及功率要求高的区域,太阳能路灯很可能不能完全满足照明需求。基于此,在进行应用设计时,需要结合原有路灯系统设计效果,增加太阳能供电,实现市电供电与太阳能供电的互补,保证可以在太阳能供电不足的情况下及时切换到市电供电,提高整个照明系统的应用效率。 2、高效性原则 在进行应用设计时,需要在满足照明系统各项功能需求的基础上,通过合理的设计来提高其应用效率,在降低系统能耗的同时降低污染。达到节能与环保目的。另外,对于太阳能路灯的应用设计。为保证其在投入使用后具有比较高的应用效率,还应做好工程当地地理因素、气象因素等方面的分析,对日照时间、雾箍天气以及阴雨天气等实际情况进行详细调查与分析,结合实际情况来随时调整设计方案,争取在最大程度上满足照明系统的需求。 3、交通安全性原则 城市道路照明系统建设的主要目的就是保证交通安全,并在此基础上提高交通运输效率,为交通运行提供安全、舒适的环境。因此,在太阳能路灯的建设应用上,必须要遵循交通安全性原则。在结合当地路段交通运输的实际需求上,进行合理设计。保证各方面设计都满足使用要求。以上就是太阳能路灯的工作原理,希望能给大家参考。

    时间:2020-04-05 关键词: 太阳能 工作原理 路灯

  • 直接甲醇燃料电池分析

    直接甲醇燃料电池分析

    什么是直接甲醇燃料电池?本文主要讲了有关直接甲醇燃料电池的内容,包括:直接甲醇燃料电池的工作原理,直接甲醇燃料电池的优缺点,直接甲醇燃料电池影响性能的因素,直接甲醇燃料电池的国内研究现状,直接甲醇燃料电池面临的问题。 直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)属于质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)中的类,直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源,而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC) ,直接甲醇燃料电池 (DMFC) 具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池 (DMFC)可能成为未来便携式电子产品应用的主流。 一·、直接甲醇燃料电池的工作原理 直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳,质子(氢核或氢离子)和电子,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,质子透过质子交换膜迁移往并在阴极与氧反应,而电子则通过外电路的负载到达阳极,并做功。 碱性条件 在负极: 2 CH3OH + 16 (OH-) - 12 (e–) → 2(CO32-)+ 12 (H2O) 在正极: 3 O2+ 12 (e–) + 6 (H2O) → 12 (OH- ) 总反应式:2 CH3OH + 3O2+ 4(OH-)= 2 (CO32-)+ 6 H2O 酸性条件 在负极:2 (CH3OH) - 12 (e–) + 2 H2O → 12 H+ + 2 CO2 在正极:3 O2 + 12 (e-) + 12 H+ → 6 H2O 总反应式: 2 CH3OH + 3 O2 = 4 H2O + 2 CO2 这种电池的期望工作温度为120摄氏度以下,比标准的质子交换膜燃料电池的运行操作温度略高,其效率大约是40%左右。 直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢离子,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,氢然后再与氧反应。 二、直接甲醇燃料电池的优缺点 优点 直接甲醇燃料电池具有能量转化效率高,可靠性强,质能比高,清洁,易启动,无噪音,低辐射,隐蔽性强,模块化结构,灵活方便,可水、电、热联供等优点。 缺点 缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。不过,这种增加的成本可以方便地使用液体燃料,无需进行重整便能工作而相形见绌。直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期,但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源,将来还具有为指定的终端用户使用的潜力。 三、直接甲醇燃料电池影响性能的因素 1、阳极催化甲醇的电催化剂,一般来说阳极催化起始在0.4V左右,商业化使用的是PtRu/C催化剂,约存在0.2~0.4V的过电位,特别是在高电流情况下,过电位更高。 2、阴极氧还原催化剂,使用的Pt/C催化剂,起始电位约在0.9V左右,存在0.3~0.6V过电位。催化活性还有很大程度的提高。 3、膜是质子交换膜,其质子交换能力也会影响效率,此外,甲醇的透过性也会影响催化,(甲醇透过膜到阴极后,会产生混合电势影响效率)。 四、直接甲醇燃料电池的国内研究现状 我国在直接甲醇燃料电池研究方面起步较晚。中国科学院大连化学物理研究所推出了应用于小型风扇、PDA、玩具车以及手机用直接甲醇燃料电池实验演示原型。该所还采用物理气相沉积法在硅片表面沉积金属复合层作为集流体,有效降低了MEMS微型燃料电池的内阻。清华大学微电子研究所对以多孔硅为基础的MEMS微型燃料电池进行了深入研究。中国科学院上海微系统与信息技术研究所对微型燃料电池的电池结构、封装、系统集成等方面的研究也取得了较好的进展。 五、直接甲醇燃料电池面临的问题 直接甲醇燃料电池虽然最有可能补充和替代目前广泛使用的蓄电池,但是也存在着许多问题:1)技术上,催化剂的低活性和甲醇的渗透2个关键技术问题阻碍着微型直接甲醇燃料电池的发展和应用,特别是低温条件下的甲醇阳极催化剂性能亟待提高; 2)制造上,直接甲醇燃料电池的发展趋势是微型化、集成化和高能化,但是,由于目前燃料电池还未产业化,各种电池零部件的加工有时还达不到设计精度的要求,甚至无法规模加工。同时,电池的微型化、集成化势必引起比能量的下降,这与提高电池比功率密度相矛盾。 3)成本上,直接甲醇燃料电池所需的催化剂、电解质膜、极板等材料价格昂贵,制备和加工成本高。因此,要使直接甲醇燃料电池商业化并具有竞争力,就必须把电池生产成本降低到目前使用的蓄电池价格上甚至更低。以上就是直接甲醇燃料电池的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 电池 燃料 直接甲醇

  • 电动汽车动力电池组成有哪些?

    电动汽车动力电池组成有哪些?

    电动汽车大家都知道,那么知道电动汽车动力电池吗本文主要讲了有关电动汽车动力电池的简介、功能、组成以及基本的分类等内容,下面就随小编来看看吧。 一、电动汽车电池简介 电动汽车电池分两大类,蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车,包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池。燃料电池专用于燃料电池电动汽车,包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC )、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC )、直接甲醇燃料电池(DMFC )。 二、电动汽车电池功能 随着电动汽车的种类不同而略有差异。在仅装备蓄电池的纯电动汽车中,蓄电池的作用是汽车驱动系统的惟一动力源。而在装备传统发动机(或燃料电池)与蓄电池的混合动力汽车中,蓄电池既可扮演汽车驱动系统主要动力源的角色,也可充当辅助动力源的角色。可见在低速和启动时,蓄电池扮演的是汽车驱动系统主要动力源的角色;在全负荷加速时,充当的是辅助动力源的角色;在正常行驶或减速、制动时充当的是储存能量的角色。 三、电动汽车电池组成 燃料电池由阳极、阴极、电解质和隔膜构成。燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原。如果在阳极(即外电路的负极,也可称燃料极)上连续供给气态燃料(氢气),而在阴极(即外电路的正极,也可称空气极)上连续供给氧气(或空气),就可以在电极上连续发生电化学反应,并产生电流。由此可见,燃料电池与常规电池不同,它的燃料和氧化剂不是储存在电池内,而是储存在电池外部的储罐中。当它工作(输出电流并做功)时,需要不间断地向电池内输人燃料和氧化剂并同时排出反应产物。因此,从工作方式上看,它类似于常规的汽油或柴油发电机。由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂,所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体(气体或液体)。最常用的燃料为纯氢、各种富含氢的气体(如重整气)和某些液体(如甲醇水溶液),常用的氧化剂为纯氧、净化空气等气体和某些液体(如过氧化氢和硝酸的水溶液等)。 燃料电池阳极的作用是为燃料和电解液提供公共界面,并对燃料的氧化产生催化作用,同时把反应中产生的电子传输到外电路或者先传输到集流板后再向外电路传输。阴极(氧电极)的作用是为氧和电解液提供公共界面,对氧的还原产生催化作用,从外电路向氧电极的反应部位传输电子。由于电极上发生的反应大多为多相界面反应,为提高反应速率,电极一般采用多孔材料并涂有电催化剂。 电解质的作用是输送燃料电极和氧电极在电极反应中所产生的离子,并能阻止电极间直接传递电子。隔膜的作用是传导离子、阻止电子在电极间直接传递和分隔氧化剂与还原剂。因此隔膜必须是抗电解质腐蚀和绝缘的物质,并具有良好耐润湿性。 四、电池组 电动汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池,充电到4.2V的锂离子电池而言,这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池,每次都对整个电池组进行充电和放电,但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池,那么经过多个充电/放电周期后,其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡,那么它最终将进入深度放电状态,从而导致损坏,并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生,每个电池的电压都必须监视,以确定充电状态。此外,必须有一个装置让电池单独充电或放电,以平衡这些电池的充电状态。 电池组监视系统的一个重要考虑因素是通信接口。就PC板内的通信而言,常用的选项包括串行外设接口(SPI)总线、I2C总线,每种总线的通信开销都很低,适用于低干扰环境。另一个选项是控制器局域网(CAN)总线,这种总线在汽车应用中被广泛使用。CAN总线非常鲁棒,具有误差检测和故障容限特性,但是它的通信开销很大,材料成本也很高。尽管从电池系统到汽车主CAN总线的连接是值得要的,但在电池组内采用SPI或I2C通信是有优势的。 私人购买新能源汽车补贴标准出台后,部分试点城市的“再补贴”政策也随即出台,新能源汽车消费正逐步启动。面对广阔的市场前景,国家电网、南方电网、中海油、中石化等巨头纷纷跑马圈地,各地掀起一股兴建充电站的风潮。 截至目前,上海漕溪、深圳龙岗、成都石羊、唐山南湖、延安、郑州、南宁等地已经建成、在建或近期将开建大量的充电站,其中上海计划在三年内达到5000个充电桩的规模;长春计划三年内建成15个充电站和5000个充电桩……电池尺寸、充电接口是否统一?电池质量能否过关?快速充电对电池的损害究竟有多大?等一系列问题开始暴露出来。 五、电动汽车电池基本分类 电动汽车用电池为化学电源,它的分类方法很多。按电解液分为: a. 碱性电池。即电解液为碱性水溶液的电池; b. 酸性电池。即电解液为酸性水溶液的电池; c. 中性电池。即电解液为中性水溶液的电池; d. 有机电解质溶液电池。即电解液为有机电解质溶液的电池。 按活性物质的存在方式分为: a. 活性物质保存在电极上。可分为一次电池(非再生式,原电池)和二次电池(再生式,蓄电池); b. 活性物质连续供给电极。可分为非再生燃料电池和再生燃料电池。 按电池的某些特点分为: a. 高容量电池; b. 免维护电池; c. 密封电池; d. 燃结式电池; e. 防爆电池; f. 扣式电池、矩形电池、圆柱形电池等。 尽管由于化学电源品种繁多,用途广泛,外形差别大,使上述分类方法难以统一,但习惯上按其工作性质及存贮方式不同,一般分为四类: 一次电池 一次电池,又称“原电池”,即放电后不能用充电的方法使它复原的电池。换言之,这种电池只能使用一次,放电后电池只能被遗弃了。这类电池不能再充电的原因,或是电池反应本身不可逆,或是条件限制使可逆反应很难进行。如: 锌锰干电池 Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(C) 锌汞电池 Zn│KOH│HgO 银锌电池 Zn│KOH│Ag2O 二次电池 二次电池,又称“蓄电池”, 即放电后又可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电,且可反复多次循环使用的一类电池。这类电池实际上是一个化学能量贮存装置,用直流电将电池充足,这时电能以化学能的形式贮存在电池中,放电时,化学能再转换为电能。如: 铅酸电池 Pb│H2SO4│PbO2 镍镉电池 Cd│KOH│NiOOH 镍氢电池 H2│KOH│NiOOH 锂离子电池 LiCoO2│有机溶剂│6C 锌空气电池 Zn│KOH│O2(空气) 贮备电池 贮备电池,又称“激活电池”,是正、负极活性物质和电解液不直接接触,使用前临时注入电解液或用其他方法使电池激活的一类电池。这类电池的正、负极活性物质的化学变质或自放电,因与电解液的隔离而基本上被排除,从而使电池能长时间贮存。如: 镁银电池 Mg│MgCl2│AgCl 钙热电池 Ca│LiCl-KCl│CaCrO4(Ni) 铅高氯酸电池 Pb│HclO4│PbO2 燃料电池 燃料电池,又称“连续电池”,即只要活性物质连续地注入电池,就能长期不断地进行放电的一类电池。它的特点是电池自身只是一个载体,可以把燃料电池看成一种需要电能时将反应物从外部送入电池的一种电池。如: 氢燃料电池 H2│KOH│O2 肼空燃料电池 N2H4│KOH│O2(空气) 必须指出,上述分类方法并不意味着某一种电池体系只能分属一次电池、二次电池、贮备电池或燃料电池。恰相反,某一种电池体系可以根据需要设计成不同类型的电池。如锌银电池,可以设计成一次电池,也可以设计成二次电池,或贮备电池。以上就是电动汽车动力电池的相关解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 动力 电池 电动汽车

  • 锂离子电池极片涂布工艺解析

    锂离子电池极片涂布工艺解析

    大家知道什么是锂离子电池极片涂布工艺吗?在锂离子电池的生产制造中,是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。整体来说,锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每道工序又可分为数道关键工艺,每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。 在极片制造工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五道工艺。在电池组装工艺,又根据电池规格型号的不同,大致分为卷绕、入壳、焊接等工艺。在最后的注液阶段又包括注液、排气、封口、预充、化成、老化等各个工艺。 电池制造过程中每道工序都会造成一定的浪费,浪费的原因有员工失误、设备失误、环境原因等等,为了保证产品的成本率足够好,就尽量保证每一步产品都是合格的。 涂布的意义 浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂电池具有重要的意义,主要体现在以下几点: 1.对成品电池容量具有重要意义。在涂布过程中,若极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致,则容易引起电池容量过低、过高,更易在电池循环过程中形成析锂,影响电池寿命。 2.对电池的安全性有重要意义。涂布之前要做好5S工作,确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,如果混入杂物会引起电池内部微短路,严重时导致电池起火爆炸。 3.对电池性能一致性具有重要意义。电池厂比较忌讳的是一批电池中,容量差异、循环寿命差异较大,所以在极片涂布过程中要保证极片前后参数一致。 4.对电池寿命有重要意义。浆料涂覆前后差异大、极片混入粉尘、极片左右厚度不均匀等等,都关系到电池电化学性能的优劣。 所以,该工艺对浆料涂覆的要求是:在浆料足够好的情况下,极片活物质前、中、后面密度保持一致,涂布过程中无杂质混入。当然了极片好坏的界定不仅仅是以涂布的效果来决定的,如果极片出现掉粉严重、不耐弯折、极片中有白色气泡等现象,这就是浆料的问题了,需要重新回到第一步进行解决。 涂布的方式 涂布设备主要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成。涂布可以分为转移式涂布和挤出式涂布两种,两者各有优缺点。 转移式涂布:涂辊转动带动浆料,通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量,并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上,按工艺要求,控制涂布层的厚度以达到重量要求,同时,通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。如图1所示。 其优点是对浆料粘度要求不高,容易调节涂布参数,无堵料等,不足之处在对于动力电池来说涂布精度较差,无法保证极片的一致性。浆料在辊间暴露于空气中,对浆料的性质有部分影响。 挤出式涂布:上料系统将涂料输送给螺杆泵,再将浆料动力输送至挤出头中,通过挤出形式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上,经过干燥后形成质地均一的涂层,如图2所示。其优点是涂膜后极片非常均匀且精度高,涂层边缘平整度高,密闭操作系统,不受异物影响,适合量产。其不足之处在于设备精度要求高,维护保养要求高,浆料粘度范围要求高,变换规格时需要更换新的垫片。 涂布中注意的问题 涂布过程中减少涂布缺陷,提高涂布质量和良品率,降低成本是涂布工艺需要研究的重要内容。涂布过程中产生的浪费主要是初始调机(跟工艺员操作水平有关)、涂布中断箔、混入异物等,每次停机都将会产生一定距离的浪费。 在涂布中常常出现的问题是:原料污染、涂布工艺不稳定、操作不规范、干燥程序设置错误等,这些问题常常会造成极片出现以下问题: 1.点状缺陷 主要来自于浆料内气泡和混入的异物。气泡可以来自搅拌中脱泡未完全、供料工作过程中或者涂布过程中。异物主要来自于操作时的失误或环境问题。涂布过程中,浆料内部气泡喷涂在极片上,经过烘箱烘干时,气泡破裂,在极片上形成白色圆斑。此处活物质涂层较薄,在电池充放电过程中也最易造成微短路。极片中有异物存在时,颗粒周围涂膜处是低表面张力区域,液膜向周围呈发射状迁移,形成点状缺陷。防止出现此类缺陷的手段主要有:控制操作环境、优化浆料搅拌、控制涂布速度、保证基材干净。 2.厚边缺陷 极片在辊压过程中,厚边承受更大的压力,不仅造成极片在横向密度上不同,也会造成厚边处活物质颗粒被碾碎。存在厚边缺陷的极片经过压制后,会出现较严重的翘曲现象,对后续的分切、卷绕过程中也会有很大的影响。厚边处活物质颗粒被碾碎后,在充放电过程中锂离子和电子的传输路径变远,则会导致电池内阻增大极化加深,会影响电池的使用寿命和安全。 同时,由于极片边部较厚在卷芯内部构成应力集中点,此处极易发生析锂和微短路,对电池性能也是极为不利的。产生厚边的原因是浆料表面张力的驱使,使浆料向极片边缘无涂覆处迁移,烘干后形成厚边。有研究发现,涂布速度对边缘宽度和高度无显著影响,边缘梯度随着涂布速度增加而增大,减小间隙比( 涂布间隙/膜层厚度),可以降低边缘效应。相关间隙涂布研究结果表明,通过调整涂布间隙、压力预调整也可以降低厚边。利用添加界面活性剂降低浆料表面张力的方法也可一定程度上减少厚边的发生。 未来涂布工艺的发展趋势 挤压式涂布由于具有高精度、涂布均匀、适合较大宽度涂布等优点被广泛应用于动力电池领域,而其也逐渐取代适用于中试线的转移式涂布机。未来涂布工艺将向着高设备性能、高稼动率、在线测厚控制精度、提高干燥效率等方向发展。以上就是锂离子电池极片涂布工艺的概述,希望能给大家参考。

    时间:2020-04-05 关键词: 锂离子电池 极片 涂布

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