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  • 是德科技电池测试方案解析

    是德科技电池测试方案解析

    现在的科技促进了电磁的发展,是德科技公司(NYSE:KEYS)宣布,近期刚刚成立于德国慕尼黑的宝马集团电池技术中心已经启用是德科技的 Scienlab 电池测试解决方案全面开展电池电芯测试。是德科技是一家领先的技术公司,致力于帮助企业、服务提供商和政府客户加速创新,创造一个安全互联的世界。 是德科技的 Scienlab 电池测试解决方案由 Keysigh Scienlab 电池测试系统和 PathWave Lab Operations 软件组成;前者能够提供精确的测量结果,后者可以通过对资源、硬件和信息的管理来不断优化测试实验室的具体操作。该解决方案具备用来规划和执行测试程序的全部功能,包括定义时间表,管理、控制并监测电池测试系统和被测器件。此外,它还可以对测试结果以及实验室的整体效率进行分析,从而确定潜在的改进之处。 是德科技汽车与新能源解决方案事业部高级经理 Michael Schugt 博士表示:“通力协作,相得益彰,构成了我们与宝马集团长期合作的基石。基于这些,我们在汽车动力总成的电气化方面,成功克服了诸多挑战,利用创新的解决方案和我们在电池测试方面的专业优势,来支持汽车制造商实现推动新能源汽车的长足发展目标——这让我们感到无比自豪。”以上就是是德科技电池测试方案为宝马集团电池技术中心提供助力,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-03 关键词: 电池 是德科技 宝马集团

  • 延缓电池寿命方法

    延缓电池寿命方法

    现在的越来越多的骑车采用新能源电池,解决方案下载/从电芯到电池包,全在ITS5300电池充放电测试系统 场景1:电池生产厂家 在电池生产测试过程中,过充过放以及单体间不均衡是导致电池寿命衰减的主要因素。另一方面,随着公司业务范围的拓展,电池包功率越来越大,如何利用现有的设备,来满足大功率的需求,并解决高昂的测试成本问题,一直是电池厂家所关注的。 场景2:使用电池的家电/EV/储能电站等厂家 而作为电池的下游用户,当把电池应用到实际产品中测试时,可能会达不到标称的寿命次数。如何提前有效的评估电池的实际寿命,以便选择合适的电池规格和供应商,是电池用户测试的主要目的。 可见,电池测试中您所关注的…? Ø如何在测试过程中,延缓电池的寿命? Ø如何解决大功率电池高昂的测试成本? Ø如何提升测试设备的利用率? Ø如何在产品开发初期,结合用况评估实际寿命? Ø如何快速对失效电池进行分析? Ø如何获取更直观的数据以改善电池工艺? ITECH电池系统解决您的测试难点,降低85%用电成本 #延缓电池寿命# 为了进一步提升系统的安全可靠性,避免误操作导致的电池寿命衰减,ITECH电池测试系统提供充放电测试前预判断功能,先期筛选出不合格的电池包,从而对内部失效单体及时更换。另一方面,对于测试过程中出现的不均衡,系统可配合BMS完成均衡充放电测试,避免过充过放导致电池寿命衰减。 #成本和设备利用率# 成本一直是用户非常关注的问题,尤其针对大功率电池测试。按照每度电0.5元的收费标准,假设平均一天消耗60kWh,则消耗的电费成本约3万元。ITECH针对电芯到电池包的测试提供能馈式解决方案,回馈效率最高达95%,意味着可将57kWh的电量回馈给电网,极大地节约了用电成本。此外,系统可在多路小功率和少路大功率间灵活切换使用。 #评估真实用况寿命# 电池在真实应用中(如EV battery),随着车辆的加速,减速,怠速等工况执行,电流大小及方向时刻发生变化。如果将电池安装到实际车辆中,对续航里程进行评估,显然是不合适的。我们软件可将真实的工况在实验室进行真实还原,最多模拟1000000点电流值,电流切换时间-90%~90%)小于2ms。 #电池性能和失效分析#电池的测试的最终目的还是为了获取电池寿命衰减率,温度特性,倍率特性。如果在同一图表中体现不同温度下的电压-容量曲线,相信这样的展示会省去您后期数据处理时间。在ITECH的电池解决方案中,我们通过统计分析,筛选及函数功能的结合,帮助用户快速且直观的完成分析。对于测试过程中的异常,系统可详细记录故障源,具体数值,以便于失效原因追溯和后期的改进。以上就是延缓电池的一些方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-03 关键词: 电池 寿命 艾德克斯

  • 电动汽车的电池寿命影响因素

    电动汽车的电池寿命影响因素

    什么会影响电动汽车的使用寿命呢?德州仪器(TI)创建了一种新设备,可以对三到六个电池进行高精度测量。电动汽车(EV)通常依赖于多个电池,必须对其进行平衡才能实现最大的电池效率。TI的新部分对于电动汽车的电池管理系统至关重要。电动汽车的性能仅优于配备内燃机的传统汽车。电动机的特点是效率更高,并具有出色的性能。这些电动机通过彻底消除噪声水平和污染排放,也可以大大简化车辆的机械设计。 电动汽车也有缺点,但是其中许多与电池和电池管理直接相关。它们包括范围限制和长充电时间,这归因于电能存储系统中当前使用的技术。电动汽车和混合动力(HEV)车辆产生的电流和电压值非常高,还必须遵守最严格的安全标准,以确保车辆上电子部件的任何故障或损坏都不会造成任何危险。车辆的乘员。 新电动车的主要特点之一是可以很容易地从外部电源充电。这使它们与混合动力电动汽车区分开来,后者将内燃机和电池集成在一起,但无法连接到电源。电动汽车有两种基本类型:全电动汽车(AEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)。 AEV仅靠电力运行,并由一台或多台电动机控制,并且完全依靠正确充电的电池供电。它们不消耗燃料,也不产生废气排放。它们包括电池电动汽车(BEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。除了从电网充电外,这两种类型均通过再生制动部分加载,再生制动会吸收制动过程中正常损耗的部分能量(或使用其他来源)。 德州仪器(TI)电动汽车/ HEV电池汽车产品业务开发和功能安全总监Ivo Marocco表示:“今天,我认为阳光是可用于为这些车辆的系统充电的最有效的能源。”电动汽车制造商选择针对耐用性而非高比能量进行优化的电池;这些电池比消费电子产品中使用的电池更大,更重。锂离子电池在电动汽车中的使用正在推动行业研究如何延长其使用寿命,与此同时,专家已开始分析故障和自然退化的原因。 尽管如此,它们仍然是电动汽车存储的主要选择。Ivo说:“它们以最小的重量和空间提供了最高的能量密度。”锂离子电池在投放市场之前需要进行几年的理论和实验研究,但这并不意味着没有进一步研究的理由。研究人员正在解决提高功率密度,耐用性,成本,充电时间和安全性方面的挑战。装料量的管理将通过快速有效的热交换系统提高热管理效率,避免爆炸或变形。 由于制造商致力于在不断增长的电动和混合动力汽车市场中提高市场份额,因此该技术的快速采用是汽车领域前所未有的设计活动的基础。性能监控是锂离子应用成功的关键:除了将能量积累计算为一种工作指标外,该功能还保证了较长的电池寿命,避免了可能损坏电池的情况。 BMS管理可充电电池(单个电池或整个电池组),以通过确定安全操作区域(即电池组以及单个电池确保最佳技术性能和耐用性的安全区域)来保护存储系统。BMS是一个用于完全控制电动汽车电池组的系统,具有电池单元阵列管理以及所有诊断和安全功能,用于管理车辆上的高压和电池程序平衡。用于锂离子技术的BMS系统的另一个重要功能是电池单元的平衡,这可以弥补它们之间的任何细微差异,从而优化电池组的使用寿命。 “电池管理系统的目标是准确测量背部电池的电压,然后可靠地报告它们。”从本质上讲,这就是这类车辆的电池管理系统需要完成的两个主要任务。”Ivo说。BMS还负责监视电池的运行状况,以确保在一定的电压和温度范围内运行。它还以双重目的执行估计充电状态(SOC充电状态)的任务,以提供有关充电系统和使用存储的能量的设备可用的充电信息,并能够执行平衡。另外,BMS执行电池健康状态的评估(SOH健康状态),以确定电池内部电池的剩余寿命。 德州仪器(TI)BQ79606A-Q1可同时对三到六个电池单元进行高精度测量。该设备可以支持汽车应用电池组中的大型电池堆配置。BQ79606A-Q1提供一个用于电池单元输入的delta-sigma ADC转换器,可以同时测量电池电压。电池组利用电池的电势并将信号传输到BMS系统的数据采集部分。 “该设备要做的一件事就是对齐同步并进行调整,因此有可能延迟ADC转换的开始并对齐所有单元,以便电压测量是同步的。”Ivo说。 新设备包括用于通过6 NTC进行温度验证的其他辅助采集系统,以及用于对设备进行安全检查的内部指南。还包括ADC模具温度测量,以提供温度校正,以在扩展的温度范围内实现高精度结果。BQ79606EVM板允许评估BQ79606A-Q1的性能。设计上的主要挑战是高电压风险和BMS数据采集电路的热插拔功能,在这种情况下,可能还需要测量串联连接的电池的数百个电势。电池单元的布置特别重要,因为尺寸,重量以及最重要的是成本不仅对车辆维护有影响,而且对相关市场也有影响。 模块中组织的解决方案有助于分配权重,并提供实用性和易于管理性。考虑到模块的尺寸与布线的成本和复杂性成比例,必须对其进行专门研究。 模块化电池组可以包括微处理器以控制数据采集过程以及可靠的通信接口。以上就是新能源汽车的使用寿命的决定性因素,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-03 关键词: 德州仪器 电池 电动汽车

  • 电池在电动车领域电池续航的突破口在哪?

    电池在电动车领域电池续航的突破口在哪?

    现在的电动汽车在街上处处可见,在环保方面和国家政策的驱动力推动了新能源汽车的事业发展,越来越多的电动汽车走进了我们的生活。有关数据显示:截至 2019 年 6 月,全国新能源汽车保有量大约为 344 万辆,这也意味着电动汽车发展迈入了快速发展的阶段。各大汽车厂商也随着这个趋势推出各种电动汽车的浪潮,想要通过新产品来刺激市场,占领市场份额。电池作为电动汽车更为重要的部分之一,同时也是消费者选择电动车时第一个考虑的重要指标,因为它是解决电动车续航问题的重要突破口。 关于电动车电池我们除了在厂家宣传海报、广告或是 4s 店了解到的电池总容量和什么等速续航、NEDC 外,相信很多朋友对电动汽车的电池的了解就微乎甚少了。 说到汽车电池我们就先回到燃油汽车身上开始聊起,传统燃油汽车和现在我们新能源的电动车上的电池是完全两码事。传统燃油汽车配备的是铅酸蓄电池和免维护型蓄电池(铅酸蓄电池的一种),俗称汽车电瓶。这种电池优势是充放电时间短,短时间可以提供超大电流用来启动发动机;但是它使用寿命短(一般 2~3 年需要更换)体积大,所以它是不能满足现在电动汽车维持长续航、高稳定的要求。当代电动车电池普遍采用的是三元锂电池了。 说到三元锂电池,我们就先来科普点电池基础知识。三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。其能量密度比其他电池更大(能超过 200Wh/kg)、电压也更高,所以同样重量的电池组电池容量更大,车子跑的距离也就更远,速度也能更快。考虑到轿车具有空间有限、电池用量小等特点,选用高比能量与高比功率三元锂离子电池更为合适。 以电动车领军品牌特斯拉为例,特斯拉采用的是由松下生产的 18650 三元锂电池,在 Model 3 正式投产后,新型 21700 电池将取代 18650,成为新的电芯。以 18650 型为例,18 即指电池的直径为 18mm,65 指长度为 65mm,0 是指电池形状为圆柱。特斯拉最新采用的 21700 电池系统的能量密度在 300Wh/kg 左右,相比其原来 18650 电池系统的 250Wh/kg 约提高 20%。 在这里就要提及下在电池领域我国还是处于领先位置,例如宁德时代和比亚迪都是行业佼佼者。现在无论是国内造车新势力广汽、蔚来还是国际品牌奔驰、大众等都争先采用宁德时代的最新 NCM811 电池。NCM811 电池也是我们熟悉的三元锂电池的一种,我们知道三元锂电池的正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,所以“811”表示的是镍钴锰的占比,也就是 8 成镍,1 成钴,1 成锰。而''NCM”是这三种元素的简称。还有 NCM523、NCM622 等电池,目前很多厂家使用的还是 NCM532 电池,但是最新一代的宁德时代 NCM811 电池能量密度可达到 304Wh/kg,这就意味着同体积下采用 NCM811 电池的电动车电池容量更大,续航更远,更具优势。 目前电动车最大的痛点还是续航,说白了就是在电池材料和技术方面还有待突破。虽然目前的三元锂电池可以做到高稳定和高比能量,但是从理论上来讲,三元锂电池一般能有 2000 次充放电循环,加上日常使用时如果长时间大电流放电,或者经常亏电,三元锂电池就会衰减得更快。目前认为电池寿命终止的标称容为 70%;由于锂电池衰减不可以逆,唯一能做的就只有换电池。 国家已经出台相关政策:要求乘用车生产厂家对它的电池、电机这些核心部件,提供 8 年或者 12 万公里以上的质保。但是,过了质保期之后怎么办呢?或者是交通事故或者人为原因损坏后怎么办?只能自费更换!但是你还要额外考虑下值不值得换,有可能更换全新电池组的费用可能比你整车的残值还要高,毕竟电池的成本是电动车整车最贵的部分。 我们买全新电动车之所以便宜是因为新能源车享受了国家优惠政策补贴的,我们成交价格是优惠后的价格。但是如果我们单独更换电池包是没有补贴的,加上电池包造价本来就高,所以单方面掏腰包更换电池价格很贵。以比亚迪为例,60kWh 的电池组在 4s 店报价在 10 万左右,蔚来的 70kWh 电池组报价也在 10 万左右,特斯拉目前没有确切报价,但是已经有外媒算出它的成本价为 141 美元/kWh,以国产标准版 model 3 的 60kWh 为例,算上运输成本、工时和盈利等也要大概 8 万人民币。按保守 5 到 10 年使用时间来算,您的爱车 5 年以后的市场二手价格值不值得花这么多钱换个全新电池包?这个问题还是值得商榷的。 为什么大力发展新能源车?还不是为了环保。但是众所周知电池污染也是至今尤为突出的环保问题,那么问题来了!电动车更换下来的电池怎么处理?就目前市面上电动车保有量来看,更换下来的旧电池数量十分庞大。其实在中国,在处理旧电池这个问题上我国相对应的产业链已经相对比较成熟的了。早在 2018 年 8 月国家就已经实施《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,鼓励车企、电池厂家、废物汽车拆解企业等综合利用企业通过多种形式合作共建、公用废旧动力系电池回收渠道。其中铁塔公司是这领域的佼佼者,当之无畏的国家领导队。铁塔能源已经与 43 家国内车企、2 家整车进口企业合作,在全国 31 个省市,建成汽车动力蓄电池回收服务点 2075 个,将梯次利用作为产业链的一个独立环节,同时基本打通了动力电池回收利用的环节。 更换下来的动力电池处理流程为:报废回收→检测分拣→分类处理。最终分类处理分为两种,一种就是无法再利用的电池只能实行拆解,提炼重金属。一般来说,电池中会含有汞、铅、铜、镉、镍等金属以及硫酸化合物等合成化学物质,这些成分都是具有毒性的物质,一旦随便排放会严重污染环境,所以要严格拆解分离提炼有害物质和重金属。相比拆解的成本过高,对于还能继续使用的电池最终处理就是另外一种方法:回收再利用。 面对淘汰下来衰减过度的电池,不过它还能继续使用,回收公司一般会包装打包买给各行各业,让它们再继续服务人类。例如可以用在物流公司的纯电大货车身上,因为它不局限于电池的容积,可以堆积更多的电池组。目前很多电网也会回收旧电池在用电低峰期储备电能高峰期释放电能,这种合理分配电力资源的还有水坝发电站、路边太阳能路灯等。以上就是电池在电动车领域电池续航的突破口分析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-03 关键词: 电池 电动车 突破口

  • 汽车电池的禁热

    汽车电池的禁热

    什么是禁热?它有什么作用?化学工程师王朝阳教授说:“我们可以维持2500个充电周期,相当于行驶了半百万英里。”这是一种特殊的快速充电电池,最初设计是在10°C下充电15分钟。如果充电速度超过这个速度,就有可能在阳极表面镀上金属锂枝晶,而不是将锂离子插入到碳阳极中,从而破坏阳极。 事实证明,热处理是将充电时间从15分钟减少到10分钟的关键。“通过外部或内部加热方式加热到高于镀锂阈值的电池将不会显示出锂镀层,”该大学表示:“但是长时间的高温也会降低电池的性能”——后者是通过固态电解质间相的增长来实现的,因为太多的电解质间相会永久地锁住锂。” 将电池温度从20°C更改为60°C可以消除或至少减轻锂镀层,因为它可以将石墨嵌入动力学提高13倍,将石墨的固态扩散系数提高5.6倍,将电解质电导率提高1.9倍。 “用于锂离子电池快速快速充电的非对称温度调制”在Journal Joule中描述了Penn State的工作。 但是,在60°C下连续运行也会很快损坏锂离子电池。 Wang和他的团队找到了一种更快的充电方式,而不会(或几乎没有)退化,方法是仅在充电10分钟后将电池加热到60°C,然后迅速将其冷却到环境温度。通过连接到电池的镍膜加热。将胶片小心地集成到电池中,以快速加热它而不会出现热点。 根据研究小组的说法,该研究电池仅使用工业上可用的电池材料制成,并达到了209Wh/kg,在2500次温度调节的充电循环后仍保持91.7%的容量——美国能源部只要求500次循环小于20%的损耗。 在用于插电式混合动力汽车(9.5Ah,170Wh / kg,石墨阳极,NMC622阴极)的电池上进行了另一项测试,在50°C下持续充电1,700次循环,并在室温下放电(容量损失为20%,6C)充电至80%充电状态),而同类型的电池在室温(6C)和放电(60C)下均进行60次循环。以上就是禁热的相关解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-03 关键词: 汽车 电池 禁热

  • 不会着火的锂离子电池解析

    不会着火的锂离子电池解析

    什么是锂离子电池?它有什么注意事项?约翰霍普金斯应用物理实验室的一组研究人员设计了一种可弯曲的锂离子电池,它可以在极端条件下工作,包括切割、浸没和模拟弹道撞击,现在它又可以在不可燃的情况下工作了。 目前的锂离子电池很容易发生灾难性的火灾和爆炸事件——其中大多数是在没有任何可辨别的警告下到达的——因为它们是由易燃和可燃材料制成的。由于这一危险,三星Galaxy Note7手机被禁止在航空公司使用,而海军禁止在船上核潜艇上使用电子烟是对减少此类设备易燃性的直接回应。 随着这些电池逐渐成为便携式电子产品、电动汽车和电网存储的首选储能工具,这些安全方面的进步标志着锂离子电池在电子设备制造和使用方式上的重大转变。灵活的设计使用了更安全的聚合物,而不是易燃的毒素,消除了燃烧的可能性。 最近发表在《化学通讯》杂志上的研究中,由APL研究和探索开发部的Konstantinos Gerasopoulos领导的研究小组详细介绍了他们的最新发现:一种新的“盐中水”和“水中水”电解质,分别被称为WiS和WiBS——在聚合物基质中时,降低了水的活性,提高了电池的能量能力和生命周期,同时消除了目前锂离子电池中存在的易燃、毒性和高活性溶剂。研究人员说,这是一种安全、有效的替代方法。 “从手机到汽车,锂离子电池已经存在于我们的日常生活中,继续提高其安全性对进一步推进储能技术至关重要,”APL的高级研究科学家和首席研究员Gerasopoulos说。“自20世纪90年代初期锂离子电池商业化以来,其形态因素并没有发生太大的变化;我们仍然使用相同的圆柱形或棱形细胞类型。液体电解质和密封包装与此有很大关系。 “我们团队的努力主要集中在用一种可以提高安全性和形状系数的聚合物取代易燃液体。我们对今天的成绩感到兴奋。我们最近的论文表明,可以在露天建造和操作的水性柔性聚合物锂离子电池的可用性和性能都得到了改善。”此外,该团队2017年首次展示的柔性电池的损伤容限在制造锂离子电池的新方法中得到了进一步改进。 Gerasopoulos说:“第一代柔性电池在尺寸上不像我们今天生产的那样稳定。” 随着这项最新的标准达到,研究人员继续致力于这项技术的进一步发展。 “我们的团队正在不断提高柔性锂离子电池的安全性和性能,”APL材料科学项目区域经理Jeff Maranchi说。“我们已经在最近报道的工作基础上取得了进一步的发现,我们对此非常兴奋。我们希望在一年内将这项新研究转化为原型设计。”以上就是锂离子电池的相关解析。希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 三星 电池 锂离子

  • 电动汽车如何提高电量?

    电动汽车如何提高电量?

    生活中处处可见电动汽车?那么应该如何提高电动车的电量呢?电动汽车不用摇号,没有限号时间,就是需要充电,有的人们不会接受这些问题,我们一起看看电动汽车充电速度是由哪些因素来控制呢?动力电池的充电速度由动力电池本身使用的电极材料、充电桩充电功率、动力电池温度三点决定。石墨烯电池具备超快速充电的能力,但石墨烯的量产依旧是难题。 电动汽车在国家政策的推动下开始加速发展,而对于刚刚接触纯电动汽车的消费者而言,最为关心的还是充电时间和续航里程的问题。但在目前的技术水平下,充电时间与续航里程往往难以兼得,因此在动力电池的发展过程中出现了两种不同的性能取向,一种更加专注于增加增加动力电池的能量密度,从而增加续航里程;而另一种则更加专注于改善动力电池的充电性能,以缩短电动汽车的充电时间。 对于国内电动汽车的发展现状而言,充电桩的布局大多集中在市区当中,大多数消费者选择电动汽车主要也是作为上下班的代步工具,因此可能更多的电动车消费者对于充电速度有着更高的期待,而续航里程基本能够满足使用需求。那么,当下影响动力电池充电速度的因素有哪些?又有没有哪些黑科技能够让动力电池具备极快的充电速度呢? 影响动力电池充电速度的因素有哪些? 1.由动力电池本身使用的电极材料决定: 要说影响动力电池充电速度的因素,动力电池本身所使用的材料起到了至关重要的作用。充电时,锂离子需要加速瞬时嵌入到负极,这对动力电池负极快速接收锂离子的能力有着很大的挑战。因此,若要想提高动力电池的充电速度,其电池电极材料的应用成为了关键。动力电池具备更高的充电速率,就意味着电极材质较为活跃,日常使用当中、特别是充电过程当中可能会带来更多的不稳定性以及更大的发热量。因此,通过改善电极材质达到提升充电速率的方式,会导致动力电池成本的直线上升。 2.由充电桩充电功率决定: 既然充电是一个充电桩与电动汽车交互的行为,那么充电桩也会影响充电速度的快慢。因不同运营商的充电桩,能够输出的充电功率也不同。在动力电池能够兼容的情况下,更高的充电功率能够直接影响充电速度。例如保时捷在近期发布的800V超快速充电技术,其能够在20分钟的充电时间下获得400公里的续航里程,而其充电速度快的主要原因,就是在于其采用了相比目前快速充电系统高出一倍的充电功率。但更高功率的充电桩将会在短时间内消耗大量电网资源,大面积的应用也会对电网造成巨大负荷。 3.由动力电池温度决定: 动力电池的充电、放电,实质上是一种可逆的化学反应,而化学反应在不同的环境温度下会呈现出不同的反应速度。动力电池低于理想使用温度时,低温会降低电极的活跃性,导致充电速度降低;而高于动力电池使用温度时,电极会过于活跃产生诸多不稳定的因素,存在一定风险。目前,市面上已经有一部分电动汽车具备动力电池加热及制冷系统,能够在低温或高温环境当中保证稳定的充电速度。 想要实现动力电池快速充电有哪些新的方向? 目前提升动力电池充电速度的主要方向依然在使用新型电极材料上,若仅仅提升充电功率而电池无法获得如此之快的转化速度,也就将前期发展电动汽车产业的宝贵资源,白白浪费在了建设用不了的充电桩当中。那么目前都有哪些新型的电极材料,能够有效提升动力电池的充电速度呢? 1.钛铌氧化物负极材料: 钛铌氧化物是基于钛酸锂的基础上研发而来的,主要优势在于相对于钛酸锂理论容量175mAh/g,钛铌氧化物的理论容量在280mAh/g左右。 去年10月,东芝宣布成功研发新一代车用锂离子电池,有望在2019年商用。该电池正是采用了钛铌氧化物材料,相对目前三元、磷酸铁锂等技术,其实现了颠覆性进步。新电池具备能量密度高、充电效率快等优点,只需充电6分钟就能达到90%的电量,可行驶320公里。目前锂电池平均需30分钟才能充至80%电量。 2.石墨烯负极材料: 石墨烯在锂电池的应用中,主要做负极活性材料和导电添加剂,可以大幅改善导电情况,降低内阻,提升放电及充电速率,容量更高。近期,三星发布了一则报告称,目前已研发出了基于石墨烯材料的新电池技术,基于石墨烯材质所造的电池将会比目前市面上的普通电池高出45%的容量,能够在提高容量的同时拥有比标准充电速度快5倍的充电速度。 但目前的科技水平,在石墨烯的提取过程中仍然存在着很多难题,并无法实现量产,提炼的过程当中也可能带来很大的环境污染问题。因此,石墨烯动力电池若要实现应用还有很长的路要走。以上就是电动汽车提高电量的方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 电动汽车 充电速度

  • 各类电池性能、限制因素及其应用场景解析

    各类电池性能、限制因素及其应用场景解析

    现在的社会的发展,促进了电池的不断发展,电池的突破受到众多赞扬,为了吸引媒体和消费者的关注,各类新型超级电池也层出不穷。然而,电池行业应该保持理性,下面这篇文章通过关注电池的可靠性、经济性、寿命和安全性,帮助大家了解电池的许多功能及其限制因素。 牵引车电池 轮椅、摩托车和高尔夫汽车大多使用铅酸电池。尽管铅酸很重,但它的工作原理相当好,而且只需适度的调整就可以转换到其他系统中去。虽然锂离子电池比铅酸电池更贵,但由于寿命更长,因此循环成本更低,相对于于铅和镍电池,它的另一个优势是低维护。锂离子电池可以在任何充电状态下使用而不会产生副作用,相比之下,镍镉电池(NiCd)和镍氢电池(NiMH)偶尔需要完全放电来防止其产生记忆,而铅酸电池则需要饱和电荷来防止硫酸盐。 除此之外,叉车也较多使用铅酸电池。对于叉车来说,长时间的充电对仓库是不利的,因为仓库一天24小时都在运转。也有些叉车装有燃料电池,在车辆行驶时为电池充电,尽管燃料电池有较差的电力输送,但是其需求也在缓慢上升。 其实理论上看说,轮式机械车辆越重,电池应用就越不合适,但这并不妨碍工程师们研究大型的电池系统以取代污染严重的内燃机。比如船舶港口的自动导引车辆(AGV)系统。AGV一天24小时都在运行,而且车辆不能被长时间的充电间隔所束缚,这是因为锂离子电池部分解决了这一问题,这种更轻、充电速度更快的电池取代了10吨重、300kWh的超大铅酸电池,但由于重量、充电时间和基础设施的限制,超大型电池仍然有一定的局限性。 用于潜艇的超级电池 对于大型牵引系统,目前还没有经济的电池解决方案,燃烧化石燃料也是无法完全避免的事情。现代锂离子电池可提供约150Wh/kg的能量,而化石燃料的净热值(NCV)超过12000wh /kg,从这点来看,电池的能量与化石燃料相比是微不足道的。但是应该承认,在节能减排的趋势下,电池的应用仍然会有所增长。 航空电池 飞机上电池的职责是在辅助动力装置(APU)关闭或飞行中的紧急情况下为导航和应急系统供电。这时电池为制动、地面操作和启动APU提供动力,如果发动机发生故障,电池必须能够提供30分钟到3小时的能量,每架飞机必须有足够的电池动力以便飞机安全着陆。在飞行过程中,电力由发电机提供,如果需要,可以断开机上电池。 大多数商用客机使用泛滥的是镍镉电池。而小型飞机通常会使用铅酸电池。虽然铅酸比镍镉更重,但对维护的要求也更少。现代喷气式战斗机用锂离子电池给喷气发动机装上了线轴,波音787梦幻客机也是如此。随着机载功能从液压转向电动,飞机需要更大的电池,高能量密度的锂离子电池比镍镉和铅酸电池更能满足这一需求。但是,意料之外的锂离子电池故障可能会导致严重后果,促使飞机制造商重拾镍镉电池。不可否认的是,所有电池都可能发生故障,事实上也有关于镍镉合金热失效的报道,且不少企业对于锂离子电池能量密度的过度追求和安全性的忽视才是电池故障最重要的原因。 喷气式战斗机 虽然飞机上有许多不同的电池,但它们唯一的目的是启动发动机,并在发动机关闭时提供备用电源。大型飞机将继续使用化石燃料飞行,因为电池还不能用于推进引擎。小型电池驱动式飞机正尝试将其用于飞行员训练和短跳飞行,但这些目前只属于实验性的。 卫星电池 现在,锂离子电池是卫星的首选电池,它重量轻,充电方便,经久耐用,循环良好,它的自放电低,几乎不需要维护。 “好奇号”火星探测器使用了特殊设计的锂镍氧化物电池(LiNiCo),形成了8S2P结构(8个电池串联,2个并联),只有部分充电和放电才能延长寿命。美国国家航空航天局预计锂离子电池可以使用7年,循环寿命为3.7万次,而国防部的锂离子电池使用寿命只有40%到60%。NASA实验室揭示,寿命的终止与阳极SEI层的生长、阴极材料的损耗、导电路径的损耗、金属锂的电镀和电解质氧化有关。据了解,大型的140Ah锂离子电池正在研发中,其使用寿命有望长达18年。 固定电池 对于储能电池的选择不应该只基于价格。总的来看,铅酸电池适合只需要偶尔排放的工作,液流电池和钠硫电池适用于需要集中放电的大型系统,而锂离子电池则适用于每天多次快速充电且放电时间短的中小型系统。从传统来看,固定电池是铅酸电池。因为对于电池的尺寸和重量要求不是十分严格,当很少放电时,铅酸电池有限的循环次数不会造成问题。暴露于高温和低温以及需要深度循环的应用程序通常使用镍镉电池。这种电池比铅酸电池更坚固,但成本大约是铅酸电池的四倍。镍镉电池是唯一一种可以在最小压力下快速充电的电池。 除此之外还有锂离子电池。锂离子电池具有许多优点,但在低温下性能不如镍镉和铅酸电池。另一种正在回归固定使用的电池是镍铁电池。发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)曾为电动汽车推广镍铁电池,但由于成本高、自放电率高,镍铁最终输给了铅酸电池。现在对于这种电池的改进消除了其部分缺陷,它的超强耐用性重新引起了人们的兴趣。 储能系统(电网蓄电池) 风能和太阳能等可再生能源不能提供稳定的能源流,也不总是与用户需求相协调。因此大型储能系统(ESS)需要为其提供无缝服务。近几年来,储能系统(ESS)从煤炭和石油转向可再生资源的增长势头很强劲。据估计,到2021年,仅南非的ESS装机容量就将达到1500MWh。其中应用的电化学电池有液流电池、锂离子电池、铅酸电池等。 由于锂离子电池占地面积小、维护成本低、使用寿命长、负载均衡,因此很多储能电站正逐渐向锂离子电池发展。锂离子不会像铅酸一样因周期性地充满电而发生硫酸化,锂离子电池还具有重量轻、便于在偏远地区安装的优点。而它的缺点也是显而易见的,那就是价格高、低温性能差,价格问题目前已经大幅度下降了,未来几年还会继续下降,但低温性能差仍待解决,因为无法在冰点以下充电。 电池管理系统(BMS)将电池的电量保持在50%左右,以吸收大风带来的能量,满足高负载需求。现代的BMS可以在不到一秒的时间内从充电切换到放电。这有助于稳定输电线路上的电压,也称为频率调节。以上就是各类电池性能、限制因素及其应用场景,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 系统 电池 应用

  • 各类电池性能、限制因素及其应用场景解析

    各类电池性能、限制因素及其应用场景解析

    现在的社会的发展,促进了电池的不断发展,电池的突破受到众多赞扬,为了吸引媒体和消费者的关注,各类新型超级电池也层出不穷。然而,电池行业应该保持理性,下面这篇文章通过关注电池的可靠性、经济性、寿命和安全性,帮助大家了解电池的许多功能及其限制因素。 牵引车电池 轮椅、摩托车和高尔夫汽车大多使用铅酸电池。尽管铅酸很重,但它的工作原理相当好,而且只需适度的调整就可以转换到其他系统中去。虽然锂离子电池比铅酸电池更贵,但由于寿命更长,因此循环成本更低,相对于于铅和镍电池,它的另一个优势是低维护。锂离子电池可以在任何充电状态下使用而不会产生副作用,相比之下,镍镉电池(NiCd)和镍氢电池(NiMH)偶尔需要完全放电来防止其产生记忆,而铅酸电池则需要饱和电荷来防止硫酸盐。 除此之外,叉车也较多使用铅酸电池。对于叉车来说,长时间的充电对仓库是不利的,因为仓库一天24小时都在运转。也有些叉车装有燃料电池,在车辆行驶时为电池充电,尽管燃料电池有较差的电力输送,但是其需求也在缓慢上升。 其实理论上看说,轮式机械车辆越重,电池应用就越不合适,但这并不妨碍工程师们研究大型的电池系统以取代污染严重的内燃机。比如船舶港口的自动导引车辆(AGV)系统。AGV一天24小时都在运行,而且车辆不能被长时间的充电间隔所束缚,这是因为锂离子电池部分解决了这一问题,这种更轻、充电速度更快的电池取代了10吨重、300kWh的超大铅酸电池,但由于重量、充电时间和基础设施的限制,超大型电池仍然有一定的局限性。 用于潜艇的超级电池 对于大型牵引系统,目前还没有经济的电池解决方案,燃烧化石燃料也是无法完全避免的事情。现代锂离子电池可提供约150Wh/kg的能量,而化石燃料的净热值(NCV)超过12000wh /kg,从这点来看,电池的能量与化石燃料相比是微不足道的。但是应该承认,在节能减排的趋势下,电池的应用仍然会有所增长。 航空电池 飞机上电池的职责是在辅助动力装置(APU)关闭或飞行中的紧急情况下为导航和应急系统供电。这时电池为制动、地面操作和启动APU提供动力,如果发动机发生故障,电池必须能够提供30分钟到3小时的能量,每架飞机必须有足够的电池动力以便飞机安全着陆。在飞行过程中,电力由发电机提供,如果需要,可以断开机上电池。 大多数商用客机使用泛滥的是镍镉电池。而小型飞机通常会使用铅酸电池。虽然铅酸比镍镉更重,但对维护的要求也更少。现代喷气式战斗机用锂离子电池给喷气发动机装上了线轴,波音787梦幻客机也是如此。随着机载功能从液压转向电动,飞机需要更大的电池,高能量密度的锂离子电池比镍镉和铅酸电池更能满足这一需求。但是,意料之外的锂离子电池故障可能会导致严重后果,促使飞机制造商重拾镍镉电池。不可否认的是,所有电池都可能发生故障,事实上也有关于镍镉合金热失效的报道,且不少企业对于锂离子电池能量密度的过度追求和安全性的忽视才是电池故障最重要的原因。 喷气式战斗机 虽然飞机上有许多不同的电池,但它们唯一的目的是启动发动机,并在发动机关闭时提供备用电源。大型飞机将继续使用化石燃料飞行,因为电池还不能用于推进引擎。小型电池驱动式飞机正尝试将其用于飞行员训练和短跳飞行,但这些目前只属于实验性的。 卫星电池 现在,锂离子电池是卫星的首选电池,它重量轻,充电方便,经久耐用,循环良好,它的自放电低,几乎不需要维护。 “好奇号”火星探测器使用了特殊设计的锂镍氧化物电池(LiNiCo),形成了8S2P结构(8个电池串联,2个并联),只有部分充电和放电才能延长寿命。美国国家航空航天局预计锂离子电池可以使用7年,循环寿命为3.7万次,而国防部的锂离子电池使用寿命只有40%到60%。NASA实验室揭示,寿命的终止与阳极SEI层的生长、阴极材料的损耗、导电路径的损耗、金属锂的电镀和电解质氧化有关。据了解,大型的140Ah锂离子电池正在研发中,其使用寿命有望长达18年。 固定电池 对于储能电池的选择不应该只基于价格。总的来看,铅酸电池适合只需要偶尔排放的工作,液流电池和钠硫电池适用于需要集中放电的大型系统,而锂离子电池则适用于每天多次快速充电且放电时间短的中小型系统。从传统来看,固定电池是铅酸电池。因为对于电池的尺寸和重量要求不是十分严格,当很少放电时,铅酸电池有限的循环次数不会造成问题。暴露于高温和低温以及需要深度循环的应用程序通常使用镍镉电池。这种电池比铅酸电池更坚固,但成本大约是铅酸电池的四倍。镍镉电池是唯一一种可以在最小压力下快速充电的电池。 除此之外还有锂离子电池。锂离子电池具有许多优点,但在低温下性能不如镍镉和铅酸电池。另一种正在回归固定使用的电池是镍铁电池。发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)曾为电动汽车推广镍铁电池,但由于成本高、自放电率高,镍铁最终输给了铅酸电池。现在对于这种电池的改进消除了其部分缺陷,它的超强耐用性重新引起了人们的兴趣。 储能系统(电网蓄电池) 风能和太阳能等可再生能源不能提供稳定的能源流,也不总是与用户需求相协调。因此大型储能系统(ESS)需要为其提供无缝服务。近几年来,储能系统(ESS)从煤炭和石油转向可再生资源的增长势头很强劲。据估计,到2021年,仅南非的ESS装机容量就将达到1500MWh。其中应用的电化学电池有液流电池、锂离子电池、铅酸电池等。 由于锂离子电池占地面积小、维护成本低、使用寿命长、负载均衡,因此很多储能电站正逐渐向锂离子电池发展。锂离子不会像铅酸一样因周期性地充满电而发生硫酸化,锂离子电池还具有重量轻、便于在偏远地区安装的优点。而它的缺点也是显而易见的,那就是价格高、低温性能差,价格问题目前已经大幅度下降了,未来几年还会继续下降,但低温性能差仍待解决,因为无法在冰点以下充电。 电池管理系统(BMS)将电池的电量保持在50%左右,以吸收大风带来的能量,满足高负载需求。现代的BMS可以在不到一秒的时间内从充电切换到放电。这有助于稳定输电线路上的电压,也称为频率调节。以上就是各类电池性能、限制因素及其应用场景,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 系统 电池 应用

  • 什么是超级电容器?

    什么是超级电容器?

    什么是超级电容器?它的工作原理是什么?指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性。 2.原理 超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板,电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同,可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。 3.特点 与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在: (1)功率密度高。可达102~104 W/kg,远高于蓄电池的功率密度水平。 (2)循环寿命长。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,超级电容器的特性变化很小,容量和内阻仅降低10%~20%。 (3)工作温限宽。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大,因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃~+80℃。 (4)免维护。超级电容器充放电效率高,对过充电和过放电有一定的承受能力,可稳定地反复充放电,在理论上是不需要进行维护的。 (5)绿色环保。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质,且自身寿命较长,因而是一种新型的绿色环保电源。 4.分类 对于超级电容器来说,依据不同的内容可有不同的分类方法。 首先,根据不同的储能机理,可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中,双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料(如过渡金属氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容,从而实现对能量的存储与转换。 其次,根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。此外,根据活性材料的类型是否相同,可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。其次,根据电解液的状态形式,又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。 5.主要参数 1)寿命:超级电容器的内阻增加,则容量降低j在规定的参数范围内,它的有效使用时间是可以延长的,一般跟它的特点第4条所规定的有关。影响寿命的是活性干涸、内阻加大,存储电能能力下降至63.2%称为寿命终结。 2)电压:超级电容器有一个推荐电压和一个推荐工作电压 如果使用电压高于推荐电压,将缩短电容器的寿命,但是电容器能连续长期工作在过高压状态下,电容器内部的活性炭将分解形成气体,有利存储电能,但不能超过推荐电压的1.3倍,否则将会因电压超高而损坏超级电容器。 3)温度:超级电容器的正常操作温度是-40~70℃。温度与电压是影响超级电容器寿命的重要因素。温度每升高5℃,电容器的寿命将下降10%。在低温下,提高电容器的工作电压,电容器的内阻不会上升,可提高电容器的使用效率。 4)放电:在脉冲充电技术里,电容内阻是重要因素;在小电流放电中,容量又是重要因素。 5)充电:电容充电有多种方式,如恒流充电、恒压充电、脉冲充电等。在充电过程中,在电容回路串接一只电阻,将降低充电电流,提高电池的使用寿命。以上就是超级电容器的原理解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 蓄电池 电容器

  • 磷酸铁锂电池工作原理

    磷酸铁锂电池工作原理

    什么是磷酸铁锂电池?它的工作原理是什么?磷酸铁锂电池其实是一种锂离子电池的正极材料,所以人们才会以它的正极材料为其命名为磷酸铁锂电池。关于磷酸铁锂电池的详解磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,这名字太长,简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用,则在名称中加入“动力”两字,即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池。 工作原理 磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。 意义 金属交易市场,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)存储量较多。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此,采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是挺便宜的。它的另一个特点是对环境环保无污染。 作为充电电池的要求是:容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错,特别在大放电率放电(5~10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上,它是最好的,是目前最好的大电流输出动力电池。 结构与工作原理 LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子Li通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子Li通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。 主要性能 LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上会有些差异。例如同一种型号(同一种封装的标准电池),其电池的容量有较大差别(10%~20%)。 这里要说明的是,不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会有一些差别;另外,有一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等。磷酸铁锂动力电池的容量有较大差别,可以分成三类:小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。 过放电到零电压试验: 采用STL18650(1100mAh)的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。试验条件:用0.5C充电率将1100mAh的STL18650电池充满,然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两组:一组存放7天,另一组存放30天;存放到期后再用0.5C充电率充满,然后用1.0C放电。最后比较两种零电压存放期不同的差别。 试验的结果是,零电压存放7天后电池无泄漏,性能良好,容量为100%;存放30天后,无泄漏、性能良好,容量为98%;存放30天后的电池再做3次充放电循环,容量又恢复到100%。这试验说明该磷酸铁锂电池即使出现过放电(甚至到0V),并存放一定时间,电池也不泄漏、损坏。这是其他种类锂离子电池不具有的特性。 优势 1、安全性能的改善 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。有报告指出,实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象,但未出现一例爆炸事件,而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电,发现依然有爆炸现象。虽然如此,其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池,已大有改善。 2、寿命的改善 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂电池在同样条件下使用,理论寿命将达到7~8年。综合考虑,性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电,在专用充电器下,1.5C充电40分钟内即可使电池充满,起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。 3、高温性能好 磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--75C),有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。 4、大容量 ∩充电池在经常处于充满不放完的条件下工作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。 5、重量轻 同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量是铅酸电池的1/3。 6、环保 磷酸铁锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属),无毒(SGS认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看好,主要是环保考量,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO,中国电动自行车的出口量将迅速增大,而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。 但有专家表示,铅酸电池造成的环境污染,主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理,锂电池属于新能源行业不错,但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质,所以有可能会产生两种污染:一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。 磷酸铁锂电池也有其缺点:例如低温性能差,正极材料振实密度小,等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池,因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性问题。 缺点 一种材料是否具有应用发展潜力,除了关注其优点外,更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。 国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料,从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料,将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因,主要有下列两点:首先是受到美国研发方向的影响,美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷,归结起来主要有以下几点: 1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。 2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候,他用terrible来形容,他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下,设备根本就无法启动工作。 3、材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富,成本也较低,但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低,即使去掉前期的研发成本,该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本,会使得最终单位储能电量的成本较高。 4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。 5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产品成本将会进一步提高。 此外,从研发和生产锂离子电池的经验来看,日本是锂离子电池最早商业化的国家,并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先,但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产企业。因此,日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更有其道理。即使是在美国,利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半,联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。 鉴于磷酸铁锂存在的上述问题,很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题,凭借其低成本与高倍率性能的优势,在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力。以上就是磷酸铁锂电池工作原理解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 锂离子 磷酸铁锂

  • 锂离子电池的电极材料选择方法

    锂离子电池的电极材料选择方法

    什么是锂离子电池?如何选择锂离子电池的电极材料?锂离子电池在使用的过程中,能够进行二次充电,属于一种二次可充电电池,主要工作原理为锂离子在正负极之间的反复移动,无论电池的形状如何,其主要组成部分都为电解液、正极片、负极片以及隔膜。目前,国际上锂离子电池的生产地主要集中在中国、日本和韩国,主要的锂离子应用市场为手机和电脑。随着锂离子电池的不断发展,应用领域也在逐渐的扩大,其在正极材料的使用方面已经由单一化向多元化的方向转变,其中包括:橄榄石型磷酸亚铁锂、层状钴酸锂、尖晶石型锰酸锂等等,实现多种材料的并存。 从技术发展方面能够看出,在日后的发展中还会产生更多新型的正极材料。对于动力电池的正极材料来说,其在成本费用、安全性能、循环能力以及能量密度等多个方面都具有较为严格的要求。在应用材料领域中,由于钴酸锂的费用较高、安全性较低,因此在具体的使用中通常适用于普通消费类电池,难以符合动力电池的相关要求。而上述列举的其他材料均已在目前的动力电池中得到了充分的利用。在锂离子电池材料中,负极材料属于重要的组成部分,能够对整体电池的性能产生较大影响。目前,负极材料主要被划分为两个类别,一种为商业化应用的碳材料,例如天然石墨、软碳等,另一类为正处于研发状态,但是市场前景一片大好的非碳负极材料,例如硅基材料、合金材料、锡金材料等等。 1碳负极材料:此种类型的材料无论是能量密度、循环能力,还是成本投入等方面,其都处于表现均衡的负极材料,同时也是促进锂离子电池诞生的主要材料,碳材料可以被划分为两大类别,即石墨化碳材料以及硬碳。其中,前者主要包括人造石墨以及天然石墨。人造石墨的形成过程为:在2500℃以上的温度中,将软碳材料进行石墨化处理之后得到,MCMB属于人造石墨中比较常用的一种,其结构为球形,表面质地较为光滑,直径大约为5-40μm。由于受其表面光滑程度影响,使电极表面以及电解液之间发生反应的几率降低,进而降低了不可逆容量。 同时,球形结构能够方便锂离子在任何方向进行嵌入和脱出活动,对保障结构稳定具有较大的促进作用。天然石墨也具有诸多优势,其结晶度较高、可嵌入的位置较多,并且价格较低,是较为理想的锂离子电池材料。但其也存在一定的弊端,例如在与电解液反应时,相容性较差,在进行粉碎时表面存在诸多缺陷等,这都将对其充电或放电的性能产生较大的不利影响。 此外,硬碳的形成过程为:在2500℃的状态下,难以实施石墨化的碳材料,其主要为高分子化合物的热解碳,通过高倍显微镜能够看出,其是由许多纳米小球堆积而成,整体呈现出花团簇状,具体如图1所示。在其表面具有大量纳米孔的无定形区域,在容量方面远远超过石墨的标准容量,进而对循环能力产生较大的不利影响。 2硅负极材料:由于硅物质的储存量较为丰富,且价格较为低廉,因此将其作为新型负极材料应用到锂离子电池中十分理想。但是,由于硅属于半导体,电导率较差,并且在嵌入的过程中将会使体积膨胀成以往的数倍,最高膨胀度能够达到370%,这将导致活性硅粉化和脱落,难以与电子进行充分的接触,进而使得容量迅速缩减。要想使硅在锂离子电池材料中得到良好的应用,使其在充电或者放电的过程中,能够对其体积进行有效的控制,进而使其容量和循环能力得到极大的保障,可以采用以下几种方式来实现,第一,使用纳米尺寸的硅。第二,将硅与非活性基体、活性基体、粘接剂相结合。第三,利用硅薄膜,其已经被视为是下一代最为适用的商用负极材料。 3 锂离子电池正极材料 钴酸锂作为正极材料,被应用的时间最早,并且直至目前仍然属于消费电子产品中居于主流的正极材料。钴酸锂与其他正极材料相比较能够看出,其工作过程中电压较高,充电或者放电时电压运行较为平稳,能够符合大电流的要求,具有较强的循环性能,电导效率较高,材料以及电池等工艺较为稳定。但是其也存在许多缺点,例如资源较为短缺,价格较贵,钴含有毒性,使用时具有一定的危险,并且会对环境产生不良影响。尤其是其安全性不能得到切实的保障,这将成为制约其广泛发展的重要因素。 在对其进行的研究中,以Al3+、Mg2+、Ni2+等金属阳离子掺杂最为广泛,随着科研的不断推进,目前采用Al3+与Mg2+等金属阳离子掺杂形式更是已开始投入使用。在钴酸锂的制备方面,主要包括两种方法,即固相合成法以及液相合成法。在工业中普遍使用的是高温固相合成法,它主要利用锂盐,例如Li2CO3或LiOH等,与钴盐如CoCO3等,按照1:1的比例进行融合,并且在600℃至900℃高温的状态下进行煅烧而形成。目前市场中对钴酸锂材料的应用主要为二次电池市场当中,并且也成为小型高密度锂离子电池材料的最佳选择。 三元正极材料具有较为显著的三元协同效应,其与钴酸锂相比较能够看出,在热稳定性方面存在较大的优势,并且生产成本较为低廉,能够成为钴酸锂最佳代替材料。但是其密度较低、循环性能方面也有待提高。对此,可以采用改进合成工艺以及离子掺杂等进行调整。三元材料主要应用于钢壳、铝壳等圆柱形锂离子电池当中,但在软包电池中由于受到膨胀因素影响,使其的应用受到较大限制。在未来的应用中,其发展方向主要有两个方面:第一,向着高锰方向,主要在蓝牙、手机等小型便携式设备方面发展。第二,向着高镍方向,主要在电动自行车、电动汽车等对能量密度需求较高的领域中进行应用。 磷酸亚铁锂在充电和放电方面具有良好的循环性能以及热稳定性,在使用过程中具有较强的安全保障,并且该材料绿色环保,不会对环境造成严重的损害,同时价格也较为低廉,被我国电池工业认为是进行大型电池模块生产的最佳材料。目前的主要应用领域有:电动汽车、便携式移动充电电源等,在未来发展中将会朝着储能电源、便携式电源方向深入发展。 锰酸锂在应用中具有较强的安全性以及抗过充性,由于我国锰资源较为丰富,因此价格较为低廉,对环境的污染较小,无毒无害,工业制备操作较为简便。但是其在充电或者放电过程中,由于尖晶石结构不稳定,容易产生Jahn-Teller效应,再加上高温状态下锰的溶解,容易缩减电池容量,因此其应用也受到了较大的限制。目前,锰酸锂的应用范围主要是小型电池,例如手机、数码产品等,在动力电池方面与磷酸铁锂能够互为替代,因此产生了强烈的竞争,其发展方向将会向着高能量、高密度、低成本的趋势发展。 锂离子电池产品呈现出蓬勃发展的态势,随着科学技术的发展,智能手机、电脑等产品得到广泛的应用,这将使得对锂离子电池的需求量变大,为其带来较大的发展机遇。同时,车载锂离子以及储能电源等也逐渐得到发展,为锂离子电池提供了新的增长点。由此可见,在未来的发展中,必会加强对此方面的研究力度,使锂离子电池的作用发挥到更大,这也将带动其电池材料不断得到更新换代。以上就是锂离子电池的电极材料的选择方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 锂离子 电极材料

  • 电动汽车电池保养技术

    电动汽车电池保养技术

    纯电动汽车都会有电池,那么应该如何保养呢?这几年,纯电动汽车已经悄然进入了大家的生活,并改变着我们的生活方式,基于环保、节能、成本等方面的考虑,很多人都开始考虑选购电动汽车。但是电动汽车是通过电机带动的,相比于传统的汽车,电动汽车主要的差别在于驱动电机、调速控制器、电载充电器和动力电池。而且电动汽车需要超快充电站,蓄电发动。 因此包括车辆的配件、发动方式等保养,也与传统汽车有很大的区别。每次电池充电放电,电池存储电力的能力就会降低一点儿。这些都对电池的性能提出了更高的要求,日常保养有显得尤为重要了,今天给大家支个招,聊聊电动汽车电池的保养注意事项。 1、电动汽车的充电时间多长为宜,充电器应当如何保养? 在充电的过程中,时间的把握很重要,充电时间的长短,有的车主并不以为意,但久而久之,就会影响到电池的使用寿命。合适的充电时间要根据自己汽车的实际剩余电量决定。如果电压表盘的指针已经在“L”的位置了,或者说车主本身已经感觉到汽车的电快要用完了,这时候慢充8-10个小时是没有问题的,最好是充到充电器变灯为止;如果汽车的电还没用完,充电时长不应超过8个小时。 2、什么时候充电最佳? 车主用车的时候,可以留意汽车用电的情况,然后估算自己应该什么时候为汽车充电,以及隔多长时间充一次电。电池的用量可以通过电压表盘来显示,当指针从“H”降到“L”附近时,就意味着我们要为汽车充电了。而且使用电动汽车的时间越长,车主也能掌握自己的汽车可以跑多少公里,但要注意的是,尽量不要用到没电位置,因为到了差不多的公里数,汽车就很明显的动力下降,再勉强行驶,会大幅度的降低电池寿命。 一般来说,电动车每天都要充电,让电池浅循环,这样可以延长它的使用寿命。因此,定期对电池来一次完全放电和完全充电,也是很有必要性的,因为这样可以让电池更加耐用。 3、电池充电之后是否需要拔开插头? 电动汽车的电池是不能带电运行的,要修理充电部件的时候,必须要先拔开电源插头。 4、电池应该如何存放? 电池存放的时候,每个月都要为它充一次电,远离亏电的状态。当然也不应该把电池放在阳光下暴晒,任何电池都不可以,否则极板老化,电池就没用了。 5、电池故障的检查和解决方法 通常,电池的损坏会直接导致汽车无法正常启动,这时,我们可以利用导线,并联上另外一台电源充足的汽车,让它来为我们的汽车提供电源。用一条跨接导线,连接着两个电池的正极,再用另一条跨接导线,连接电池的负极和没电的车的电池负极。 接着,供电的车先启动,大概一两分钟之后再启动亏电的车,让两车的发动机先空转3分钟左右,然后把导线拆了。电动汽车最主要和最值得我们注意的就是电池部分,因为电池就是全车的核心所在。无论在使用、充电、维修时,都应该按照以上所说的多加注意,正确使用电动汽车,才可以安全又环保。以上就是纯电动汽车的电池的保养方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 电动汽车 保养

  • 电源管理技术以及电池使用寿命

    电源管理技术以及电池使用寿命

    随着手机的功能越来越多,用户对手机电池的能量需求也越来越高,现有的锂离子电池已经越来越难以满足消费者对正常使用时间的要求。那么应该如何提高电源管理技术以及如何延长电池的使用售卖呢?对此,业界主要采取两种方法,一是开发具备更高能量密度的新型电池技术,如燃料电池;二是在电池的能量转换效率和节能方面下功夫。 为手机提供电能的技术在最近几年虽有不少创新和发展,但是还远远不能满足手机功能发展的需要,因此如何提高电源管理技术并延长电池使用寿命,已经成为手机开发设计中的主要挑战之一。 同时,设计者还必须明白消费者对手机的要求,这主要体现在以下几个方面:第一,体积小。这要求提高系统的集成度,缩小元器件的封装体积,减小PCB板的面积,这可能会增加设计中解决电磁干扰(EMI)的难度。第二,重量轻。要求使用高效能的电池,在有限的体积和重量下,提高电池的能量密度。目前大部分手机都使用单节锂离子或锂聚合物的电池,容量为850-1000mAH。第三,通话时间长。要求提高工作时对电池中电能的转换效率,减少待机时的漏电电流,提高使用效率。第四,价格便宜。要求产品的方案集成度高,分立器件少而且成本低廉。第五,产品更新快。要求元器件简单易用、便于设计使用,硬件软件平台统一,便于增加新的功能和特色。 因此,手机的电源管理要在进行手机系统方案设计时综合考虑,平衡省电、成本、体积和开发时间等多种因素,进行最佳选择。总的来讲,可以从提高电能的转化效率和提高电能的使用效率两方面着手进行手机的整体电源管理。 一、提高电能的转化效率 随着对电源管理要求的不断提高,手持设备中的电源变换从以往的线性电源逐渐走向开关式电源。但并非开关电源可以代替一切,二者有各自的优势和劣势,适用于不同的场合。 线性电源 LDO具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的特点。在输出电流较小时,LDO的成本只有开关电源的几分之一。LDO的封装从SOT23到SC70、QFN,直至WCSP晶圆级芯片封装,非常适合在手持设备中使用。对于固定电压输出的使用场合,外围只需2到3个很小的电容即可构成整个方案。 超低的输出电压噪声是LDO最大的优势。但LDO的缺点是低效率,且只能用于降压的场合。LDO的效率取决于输出电压与输入电压之比:η=Vout/Vin。在输入电压为3.6V(单节锂电池)的情况下,输出电压为3V时,效率为90.9%,而在输出电压为1.5V时,效率则下降为41.7%。这样低的效率在输出电流较大时,不仅会浪费很多电能,而且会造成芯片发热影响系统稳定性。 开关式电源 电感式开关电源是利用电感作为主要的储能元件,为负载提供持续不断的电流。通过不同的拓扑结构,这种电源可以完成降压、升压和电压反转的功能。电感式开关电源具有非常高的转换效率。在产品工作时主要的电能损耗包括:内置或外置MOSFET的导通损耗,主要与占空比和MOSFET的导通电阻有关;动态损耗,包括高侧和低侧MOSFET同时导通时的开关损耗和驱动MOSFET开关电容的电能损耗,主要与输入电压和开关频率有关;静态损耗,主要与IC内部的漏电流有关。 在电流负载较大时,这些损耗都相对较小,所以电感式开关电源可以达到95%的效率。但是在负载较小时,这些损耗就会相对变得大起来,影响效率。这时一般通过两种方式降低导通损耗和动态损耗,一是PWM模式:开关频率不变,调节占空比。二是PFM模式:占空比相对固定,调节开关频率。电感式开关电源的缺点在于电源方案的整体面积较大(主要是电感和电容),输出电压的纹波较大。在PCB布板时必须格外小心以避免电磁干扰(EMI)。 为了减小对大电感和大电容的需要以及减小纹波,提高开关频率是非常有效的办法。 电容式开关电源 电荷泵是利用电容作为储能元件,其内部的开关管阵列控制着电容的充放电。为了减少由于开关造成的EMI和电压纹波,很多IC中采用双电荷泵的结构。电荷泵同样可以完成升压、降压和反转电压的功能。由于电荷泵内部机构的关系,当输出电压与出入电压成一定倍数关系时,比如2倍或1.5倍,最高的效率可达90%以上。但是效率会随着两者之间的比例关系而变化,有时效率也可低至70%以下。所以设计者应尽量利用电荷泵的最佳转换工作条件。 由于储能电容的限制,输出电压一般不超过输入电压的3倍,而输出电流不超过300mA。电荷泵特性介于LDO和电感式开关电源之间,具有较高的效率和相对简单的外围电路设计,EMI和纹波的特性居中,但是有输出电压和输出电流的限制。 二、提高电能的使用效率 在手机中,减少能量的浪费、将尽量多的可用电能用于实际需要的地方,是省电的关键。 手持设备电源系统一般结构 信号处理系统 信号处理系统主要是信号处理器是手机的核心部分,它如同人的心脏,会一直工作,因此它也是一个主要的手机电能消耗源。那么应如何提高它的效率呢?一般来说可采用以下两种方法。 方法1:分区管理。将处理某项任务时不需要的功能单元关掉,比如在进行内部计算时,将与外部通信的接口关断或使其进入睡眠状态。为了达到这一目的,手机中的信号处理器往往涉及很多个内部时钟,控制着不同功能单元的工作状态。另外,为不同功能块供电的电源电路是可以关断的。 方法2:改变信号处理器的工作频率和工作电压。目前绝大多数的信号处理器是用CMOS工艺制造的。在CMOS电路中,最大的一项功率损耗是驱动MOSFET栅极所引起的损耗。可以看出功率损耗与频率和输入电压,即IC的电源电压的平方成正比。所以针对不同的运算和任务,把频率和电源电压降低到合适的值,可以有效地减少功率损耗。 DVS(动态电压调整)技术有效地将处理器与电源转换器连接成闭环系统,通过I2C等总线动态地调节供电电压,同时调节自身的频率。TPS65010集成了充电电路、电感式DCDC和LDO。同时还可以通过I2C总线对各路输出电压进行调节,非常适合为OMAP和类似的处理器供电。 音频功率放大部分 音频功率放大器是手机中又一能量消耗大户,输出功率可达750mW,对于带有免提功能的手机可达2W。如何提高放大器的效率呢?传统的技术采用AB类线性放大器,其效率随输出功率变化,最好只有70%。使用D类功率放大器,利用PWM的方式,可使效率提高到85-90%。 目前为了使设计者更方便地进行电源管理,一些厂商开发了电源管理的软件用于嵌入式操作系统。运用这类操作系统,可以有效地降低软件编制中的工作量,同时优化系统的电源管理。 电源管理对手持设备日趋重要。一个高效的系统是要将电源管理的观念贯穿于设计的每一个环节,并且平衡系统多方面因素设计完成的。随着半导体技术和电路设计技术的发展,会有越来越多的节能技术涌现,为手持产品的不断发展助力。以上就是提高电源管理技术并延长电池使用寿命,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 手机电池 开关电源

  • 电动车电瓶辨别方法

    电动车电瓶辨别方法

    大家都知道电动车,那么你知道如何分辨电瓶的原装与否吗?本文主要是关于电动车电瓶的相关介绍,并着重对电动车电瓶的原装判断及修复进行了详尽的阐述。 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。 1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] 2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] 3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] 4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。 5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。 6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] 7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] 8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] 9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。 怎样辩别电动车电瓶是原装的? 看外观:全新电池外观平滑干净,翻新电池表面经过打磨,消除原来标记,重新上漆,重新打上标记和日期。仔细看,能看出原来电池上被打磨掉的标记和日期标签。 看接线端子:翻新电池接线端子孔中有焊锡残留,就是打磨干净也能看出有打磨的痕迹,新电池有光亮。有的翻新电池给换了接线端子,但是正负极标记出涂有标记颜色漆不均匀,一看就有重新填充的迹象。 查防伪:新电池一般有防伪标识,有防伪查询的编码,进行查询,一般可以辨别。 扫描二维码:打开电池包装箱,里面有个合格证,箱子上有个刮涂扫描二维码的,你扫了之后填上你的手机号,就可以立刻验证电池的真伪了。 还有一种翻新,就是厂家的翻新电池,叫做维护电池,外观辨别和上面说的一样,只是上面一般有标识,像“周转”、“备用”、“维护”、“非卖品”、“WH”、“0000”等等,每个厂家都有每个厂家的标记,没有统一的标识,注意辨别。 换电池,不要贪图便宜,要找信誉好的正规店更换,只要注意辨别,不图便宜,一定会换到正品电池。 电动车电瓶修复方法 若电池外观没有损坏、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。 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,容量会有所好展。 铅酸电池在长期不用时应做到: 1、搁置前必须将电池充满电,并在满电的前提下一般建议在2~3个月必须给电池补充电,有条件的话最好1~2个月充电一次。 2、电动车在不用时,需存放在通风阴凉的室内,电池组充满电后把负载线断开,由于铅酸电池本身的自放电会造成硫酸盐化,若长时间不补充电会造成容量恢复困难至使影响寿命,所以一般建议在2~3个月必须给电池补充电,以利于电池寿命。以上就是电动车的电瓶的原装与否的辨别方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 电池 电瓶 电动车

  • 电池寿命缩短的可能性因素

    电池寿命缩短的可能性因素

    电池大家都知道,那么你知道电池寿命缩短的可能性因素吗?前段时间据外媒报道,德国贝伦贝格银行(Berenberg Bank)的Asad Farid表示,许多电动车电池的使用寿命低于消费者预期,特别是富镍电池及电池快充技术逐步成为业内发展趋势后,这一点表现得更为明显。新一代的电动车电池使用寿命通常只有短短五年(平均寿命),电池降解速率将持续上升。 此言一出,举座哗然,与许多人的预期截然相反,他(她)们以为未来电池的性能可堪比特斯拉主动冷却式锂离子蓄电池组。他表示,未来的电池会出现一定程度上的“容量衰减(capacityfade)”。由于衰减速度加快了20%,导致其平均使用寿命只有5-6年。 Farid指出未来电池使用寿命缩短的几点原因: 首先,锂镍锰钴氧化物(lithium nickel manganese cobalt oxide,NMC)和锂镍钴铝氧化物(NCA)电池的电芯的镍含量将走高,这已成为未来的一大趋势。然而,镍成分的提升会导致NMC电池和NCA电池的充放电次数(使用寿命)被分别降至2000次和1000次。相较之下,中国用户使用的磷酸锂铁(lithium iron phosphate)电池通常能实现充放电3000多次。Farid指出,由于近年来提升电动车续航里程数的需求愈发强烈,业内逐步转向富镍化学电池转型。然而,不幸的是,提升能量密度(续航里程)却是以牺牲使用寿命为代价的。 其次,电动车快充技术也将缩短电池的使用寿命。如今,许多地方安装了50kW、150kW乃至350kW的直流快速充电站,充电时间可缩短至20分钟,但充电过程中的热量会导致电池阳极与阴极发生分解反应(decomposition)。当充电速度提升三倍时,电池的降解速度也将随之提升。 最后,风冷设备的使用将导致电池降解速率加快。如今,许多车企采用被动式风冷系统取代液冷系统,但该类系统会导致电池内部发热,风冷导致的降解速度是动态液冷电池的两倍。 如今,业内也认识到快充技术相关的电池发热及降解问题,其力图采用热管理方案来缓解快充技术所带在的电池发热问题。奥迪就为其新款e-tron车型配备了蓄电池热管理方案,以便支持150-kW快充技术,而保时捷则计划为Taycan推出350-kW快充技术。 Farid认为,大多数消费者期望在8年后才更换其车载电池。显然,换电池比换车划算得多。未来,许多电动车车主或许要每隔4-5年换一次电池,但如果购买的是日产、宝马或雷诺的电动车,其电池更换成本在8000美元左右。若车主不愿更换电池,将在五年内损失车辆转售价值的70%。届时,电池是电动车唯一一个故障部件,若只更换电池,可以节省很多钱。以上就是电池寿命缩短的可能性因素,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-05 关键词: 充电站 电池 电动车电池

  • 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

  • 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

  • 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

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