钜大LARGE | 点击量：1211次 | 2021年04月08日
详解电动汽车电池组与电池的差别
假如我们把电动汽车比作一个团队，这个团队的运行与前进要各种不同背景和具有不同能力的人才，电池组就是这个团队中不可或缺的一人，而电池只是这个人的一个器官，也就是他的心脏。
电池组最终的目的就是为电池供应各种保护和辅助，使电池的寿命更长，能够应对各种极端天气和环境条件。
外壳与底座（CoverandTray)
汽车电池和手机电池最大的差别就是汽车所经历的环境与手机非常不同。汽车在运行中会经历各种震动，以及来自外界环境的水，泥土，和沙石的侵入。因此，电池组的外壳和底座至关重要。
世面上存在的电动汽车电池组的底座一般使用铝合金或者不锈钢制造，而上层与汽车底盘结合的外壳则可能使用加入玻璃纤的复合材料制成。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
电池组在测试中会经过三维的震动、以及相当于超过10年的风吹雨打（来自不同方向的尘土和水的喷洒），保证电池组内部完全没有任何外来物质的侵入，做到滴水不漏。
值得注意的是，电池组与汽车其他组件有电线连接，而这些电线与电池组中间的连接部位也要做到滴水不漏。
温度管理系统（ThermalManagementSystem）
用户也会期望他们的电动汽车在全年365天各种天气条件下都能够有出色的表现。汽车电池组直接影响汽车的加速度和续航距离，这与人们观察手机电池的表现大大不同。
温度管理系统保证了每一个单电池的温度都是全年恒定的。在极端炎热天气下大量使用电池，能够保证及时的散热，防止电池的寿命减弱或者膨胀爆炸。在极端寒冷的天气下大量使用电池，保证电池的内部足够温暖，不会影响性能与寿命。
电池的散热是用液体的冷却剂流经电池组的底部，再由导热性最佳的冷却板与单电池直接接触。或者是直接空气散热，也就是用内置的电风扇。
电池的加热保暖则是由加热器完成，加热器的电力来自于电池本身。所以冬天电动汽车的续航距离会稍微减少。
还有一个挑战来自极端环境下的充电。由于汽车在充电的时处于关闭状态，但是温度管理系统却要在得知充电的时候自动启动，保持电池组的内部温度，这就是说，在整辆车都处于睡眠状态的时候，电池组仍然是醒着的。
单电池的平衡（CellBalancing）
电池组里有许多单电池，有串联的也有并联的。一辆电动汽车的续航距离直接取决于这其中表现最差的那个单电池，因此保持各个单电池中的电压和剩余的电量也至关重要。
电池组中有一个叫做VITM（voltagecurrenttemperaturemodule）的装置，实时测量每一个单电池的电压电流和温度，保证并且通过一系列电阻和晶体管来调节关于一个单电池的使用量，同时给温度管理系统传达指令，调节冷却剂的流量和温度，给电池降温和升温。
功率电子装置（PowerElectronics）
严格意义上讲，功率电子装置不属于电池组的一部分，不过有些电池组的生产商将其也归类于电池组。
功率电子装置包括充电器（chargingmodule），再生制动（regenerativebraking）中所用到的逆变器（inverter），以及辅助车厢内部能源使用的APM（accessorypowermodule）。
充电器就是讲电网中的交流电转换成可以直接给电池使用的直流电。但是随着技术的革新，世面上也渐渐出现更多的直流充电站，直接将交流电到直流电的逆变在充电站内完成，减少了电池组内部这一成分的必要性。
然而，在再生制动中，来自于发电机的交流电仍然要转成可以供电池使用的直流电，在汽车的行进中，来自电池的直流电也必须转成可以供电机使用的交流电，这其中就又会用到一个逆变器。
APM则是将大电池组的功率降低给一般的12V电池，供汽车内部的照明、收音机和CD播放器、仪表盘、空调等电力使用。由于是电池与电池中间的转换，则要转换器，而非逆变器。
直流电的变压没有交流电的变压那么容易，交流电变压只要一个变压器就可以，而直流电的电压转换则要一个逆变器将高压直流电转换成高压交流电，一个变压器将高压交流电降低成低压交流电，和一个逆变器将低压交流电转换成高压直流电。
这个过程比较繁琐，所以工业上也会用到降压变换器（buckconverter）或升压变换器，其构造为一个晶体管或者二极管，感应器，和电容器。
电动汽车的未来取决于汽车电池的革新。新一代的电池要更长的寿命，更高的能量密度，新增电动汽车的续航距离和持久的性能。单电池离不开电池组，就像心脏离不开身体，里面每一个器官都起到支撑和辅助用途。
我们花了很长一段时间将铅酸电池抛之脑后，开始使用镍电池，又花了很长一段时间才开始普及锂离子电池。锂离子电池的化学种类繁多，用途也很广。
在我们等待下一个新的电化学技术的到来之前，电池组内部的革新以及不断改进，将会决定短时间内电动汽车的走势，使得电动汽车在不同环境的挑战下依然耐用持久。
汽车和摩托车行业。重要是为发动机的起动点火和车载电子设备的使用供应电能；
工业电力系统。用于输变电站、为动力机组供应合闸电流，为公共设施供应备用电源以及通讯用电源；
电动汽车和电动自行车行业。取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源。
锂铁电池是2000年后由美国永备公司所推出来并得到成功市场化的新型绿色高能化学电源，在应用于要的高能量高功率电源的电子设备和电动玩具方面，显示了非常优越的性能.在中等放电电流以上时，锂铁电池的放电时间可达碱锰电池的6倍左右；而与镍氢电池相比，其放电电压平台，储存时间具有显著优势。
总的来说，锂铁电池具有以下突出优点：
1、与碱锰电池的可互换性,在任何用途上都可以和碱性锌锰电池相互换；
2、具有更长的工作时间和更高更平的工作电压,尤其是在中等电流以上放电；
3、环保绿色电源,不使用任何汞、铬、铅等有毒物质；
4、储存性能好，放置期可以长达10年。
电池型号：LFB14505（AA）
放电容量：大于2700mAh（在1000mA放电电流下）
放电电压：~1.45V（在200mA的放电电流下）
储存寿命：10年
镍氢充电电池
由于镍镉电池（Ni－Cd）中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境受到污染，因此它将逐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池（Ni－MH）所替代。从电池电量来讲，相同大小的镍氢充电电池电量比镍镉电池高约1.5～2倍，且无镉的污染，现已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备。镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。目前，更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，利用镍氢电池可快速充放电过程，当汽车高速行驶时，发电机所发的电可储存在车载的镍氢电池中，当车低速行驶时，通常会比高速行驶状态消耗大量的汽油，因此为了节省汽油，此时可以利用车载的镍氢电池驱动电动机来代替内燃机工作，这样既保证了汽车正常行驶，又节省了大量的汽油。
燃料蓄电池燃料动力电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，他的正极是氧电极,负极是氢或碳氢化合物或乙醇等燃料电极。催化剂在正极催化氧的还原反应，从外电路向氧电极反应部位传导电子；在负极催化燃料的氧化反应，从反应部位向外电路传导电子；电解液输送燃料电极和氧电极反应出现的离子，并且阻止电子的传递。电子通过外电路作功，并形成电的回路。只要燃料和氧不断地从装置外部供给电池，就有放电产物不断地从装置向外排出（氢氧燃料动力电池）。
太阳能蓄电池
超容量电容器
飞轮电池
钠硫电池。钠硫电池的理论比容量可达760W?h/kg，实际已达到300W?h/kg，且充电持续里程长，循环寿命长。
负极的反应物质是熔融的钠在负极腔内，正极的反应物质是熔融的硫在正极腔内。正极和负极之间用α―Al2O3电绝缘体密封。正极腔和负极腔之间有β―NaAl11O17陶瓷管电解质。电解质只能自由传导离子，而对电子是绝缘体。当外电路接通时，负极不断出现钠离子并放出电子，电子通过外电路移向正极，而钠离子通过β―NaAl11O17电解质和正极的反应物质生成钠的硫化物。
推广瓶颈编辑
新能源汽车
新能源汽车因其节能和环保的特性被看好，但是其产业化面对最大问题是居高不下的销售价格。从国外混合动力汽车看，同类型的混合动力和燃油型丰田凯美瑞差价达到8-10万元，而国内比亚迪纯电动汽车型E6与同类型的燃油车的差价更是高达20多万。虽然新能源汽车后期的运营和维护成本低廉可以逐步填平一次购置的差价，但是高额购置价格无疑成为阻碍新能源汽车产业化的重要障碍。
新能源汽车价格之高源于动力锂离子电池
新能源汽车重要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组成。其中电机、电控及组装和传统汽车基本相同，差价的原因在于电池驱动系统。从新能源汽车的成本构成看，电池驱动系统占据了新能源汽车成本的30-45%，而动力锂离子电池又占据电池驱动系统约75-85%的成本构成。
解决新能源汽车高价格的核心是降低动力锂离子电池一次采购成本。目前市场上已经商业化的动力锂离子电池重要包括磷酸铁锂离子电池、锰酸锂离子电池和三元材料电池等，我国市场以磷酸铁锂为主，日韩大多选择锰酸锂和三元材料的混合电池体系。赛迪经智统计数据显示目前国内的磷酸铁锂离子电池售价约在3-4元/Wh，锰酸锂和三元材料电池约在4-5元/Wh。考虑不同类型新能源汽车的电池容量，插电式混合动力汽车的电池容量是10-16KWh，纯电动汽车的电池容量24-60KWh，纯电动大巴的电池容量一般是200-400Kwh，对应电池售价在3-5万元、7-18万元和60-120万元水平，如此高昂的电池价格是新能源汽车价格居高不下的重要原因。
电池成本降低之路：规模化和回收资源化先行
降低电池成本，一直都是产业内重要的解决方向。除了电池体系改善和使用寿命提升带来成本降低外，当前重要的降成本方法是规模化和回收资源化。以全球新能源汽车最为成功的公司特斯拉来看，其使用18650圆柱电池(电池型号：直径18mm，长度65mm)因规模扩大从2007年到2012年成本约下降了40%左右。未来随着新能源汽车的普及动力锂电池的规模化生产，电池成本会进一步降低到2元/Wh以下，从而达到《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中2015年的规划目标。
在资源化利用上，动力锂离子电池目前还存在回收体系不完善，回收价值偏弱的问题。虽然国内目前也涌现出了像格林美和湖南邦普等大型回收公司，但是动力锂离子电池回收存在回收成本高、回收产业链不完善的问题。动力锂离子电池的回收资源化要充分借鉴铅酸电池回收利用的相关经验。铅酸电池建立了完备的回收网点和回收产业链，一般铅酸电池在回收时具备30%的回收价值。
动力锂离子电池再利用：电池成本降低的新路径
动力锂离子电池再利用是指介于新能源汽车和动力锂离子电池资源化的中间环节，通过对汽车使用后的动力锂电池进行拆解、检测和分类后的二次使用，实现动力锂电池梯级，从而实现动力锂电池30-60%的成本降低目的。一般来说，新能源汽车对动力锂离子电池报废的标准是电池容量低于80%，假如剩余容量还在70-80%电池直接进行资源化回收是极大的浪费，做好动力锂离子电池再利用对电池成本的降低尤为重要。
国家政策支持动力锂离子电池在利用的产业化探索。2012年七月出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确提出制定动力锂电池回收利用管理办法，建立动力锂电池梯级利用和回收管理体系，明确各相关方的责任、权利和义务。引导动力锂电池生产公司加强对废旧电池的回收利用，鼓励发展专业化的电池回收利用公司。国家从规划层面给动力锂电池再利用供应了方向。
新能源汽车动力锂离子电池再利用领域重要瞄准ICT领域、家庭以及可再生能源发电储能等领域。虽然动力锂离子电池再利用实践在国内还未开展，但是在日本、美国已经有多年的示范相关经验。日韩从新能源汽车发展伊始就开始着力动力锂电池再利用的研究，这些前期研究工作给我国开展电池再利用研究供应了很好的借鉴。
多方合作建立新型的动力锂离子电池再利用商业模式
动力锂离子电池再利用商业模式要建立多方面的合作机制。首先是动力锂离子电池的回收要遵循谁制造谁回收责任体制，通过推行回收责任制建立回收利用网络，保证再利用电池来源。再利用核心重要包括电池回收、电池评价和二次再装配利用等环节，由于再回收和新能源汽车运营中的电池运营商密切相关，建议由运营商、汽车厂和电池公司合资建立电池服务模块，承担动力锂离子电池的再利用业务，对再装配电池可以考虑通过电池租赁或者零售等方式应用在终端客户上。
动力锂离子电池再利用商业模式
动力锂离子电池再利用终端重要瞄准家庭储能、店铺、新能源分布式发电、防灾据点以及通讯基站应用等领域。储能领域应用对能量密度的要求不高，但是对循环寿命和价格要求相对较为苛刻，考虑电池回收、转换及运输等多重成本，车用废旧电池实际的回收价值将不到新电池成本的10%，在价格上可以满足储能的要求，但是循环寿命的验证还要在电池设计时予以考虑，保证在储能利用环节的寿命要求。
动力锂离子电池再利用的基础研究是电池再利用产业发展的关键，要政府部门整合资源推进再回收示范工程实践。由于我国新能源汽车产业链条中各自为战的态势，车企、电池公司或者运营商主动牵头从事电池再利用的研究具有较大的难度，通过政府组织示范工程推进我国动力锂电池再利用的标准建立和应用实践尤为重要。此外，我国从奥运会、世博会以及各地最早运营的示范项目的新能源汽车电池逐渐进入淘汰期，如何结合这些淘汰电池进行再利用应用实践也更为迫切。
动力锂电池再利用业务的风险所在
动力锂电池再利用和回收都是我国的新能源汽车产业链考虑较少的环节，而渐行渐近的新能源汽车产业化带来的巨量动力锂离子电池处理已经成为急迫解决的问题。据赛迪经智研究结果，预计2015年，动力锂离子电池累计报废量约在2-4万吨左右，到2020年前后，我国新能源汽车动力锂离子电池累计报废量将达到12-17万吨的规模。如此巨大的电池回收量要提前进行动力锂离子电池再利用业务的研究和商业模式的摸索。
动力锂离子电池再利用获益空间的不确定。虽然从目前动力锂离子电池公司供应的电池数据显示，新能源汽车淘汰的电池还将保留70-80%的有效能量，而且在成本上具备较强的优势，但是电池在利用领域重要集中储能领域还面对诸多挑战。我国的储能电池目前还是集中在通讯基站储能和大型数据中心、银行等UPS储能，而且主流储能方式还是铅酸电池，这些领域动力锂离子电池再利用的替代还存在不确定性。此外针对新能源储能，还受限于国家在新能源分布式发电领域的支持力度。[1]
动力锂电池隔膜
在全球重点发展电动汽车、储能电池等新能源产业的今天，锂离子电池做为公认的理想储能元件，得到了更高的关注。我国也在动力锂电池领域投入了巨大的资金和政策支持，已经涌现了比亚迪、比克、力神、中航锂电等全球电池行业引人注目的骨干公司。正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液是锂离子电池最重要的四项原材料，锂离子电池隔膜由于投资风险大、技术门槛高，一直未能实现国内大规模生产，成为制约我国锂离子电池行业发展的瓶颈，特别是在对安全性、一致性要求更高的动力锂离子电池领域，更是我国从锂离子电池生产大国到锂离子电池生产强国难以逾越的障碍。
锂电隔膜的重要生产工艺可分为干法和湿法两大类。车用动力锂电池容量大，安全性要求高，这也要求隔膜具有更高的强度、保液能力及安全温度。干法工艺可以采用多层复合的形式，该种隔膜具有结构安全、孔隙均匀、透气性好、耐高温性好等诸多优势，完全满足于动力锂离子电池的严格要求，目前国内外众多的动力锂电池厂商均认可该种工艺的隔膜是动力锂离子电池的应用方向。
目前全球锂离子电池产量急速扩张，做为重要材料的锂离子电池隔膜产量上升速度呈现滞后的局面，已经有众多的电池厂家不同程度的表示了隔膜紧缺，隔膜材料产量的提高不仅对我国锂离子电池乃至世界锂离子电池产业的发展都是一个迫切的要求。因而，在国内尽快的涌现出更多的星源材质相同的民族公司是完善我国锂离子电池行业产业链，提升我国锂离子电池生产公司竞争和可持续发展能力的重要举措，也是关乎我国新能源汽车产业快速发展的关键环节。
