钜大LARGE | 点击量:7106次 | 2021年05月21日
什么是新能源车用的电池包?
可以说在纯电动整车中,电池就是他的心脏,同样的,在混合动力整车中,电池也可以认为是另一个心脏。电池通过电源插头进行外部充电,向电动机供电,驱动整车行驶,同时储存制动回收的能量。
目前世界上研发的动力锂电池最成功的就是化学电池,在充电时,将电能转化为化学能;而在放电时,将化学能转化为电能。
汽车应用中将很多个独立的电化学单元串联起来形成蓄电池组,也即电池包。
以比亚迪电池包为例,该电池包共有10个模组,每个模组10个单体,每个单体3.3V,电池包电压为330V。
电池性能指标
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%
电池开路电压:指电池断路时两极之间的电位差;
电池工作电压:指电池放电时两极之间的电位差;
放电曲线:指在一定放电条件下持续放电时,电池的工作电压随时间的变化曲线;
电池容量:指在一定放电条件下,电池输出的电量或有效时间,通常以安时(Ah)表示电池规格;
电池能量:指在一定放电条件下,电池对外做功时所输出的电能,单位为Wh或者KWh;
比能量:指单位质量的电池所能输出的能量,单位为Wh/kg或KWh/kg;
电池功率:指电池在单位时间内输出的能量,单位为W或者KW;
比功率:指在短时间内,没单位质量的电池对应的最大功率,单位为W/kg或KW/kg;
电池寿命:指用电池的使用时间或充电循环循环次数表示电池的耐用性。
电池分类
目前,在汽车中应用到的电池重要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂铁电池几大类。表中给出了各种电池的重要性能参数。
同时,很多人还会提到燃料动力电池,燃料动力电池是一种原电池,借助于电化学过程,其内部燃烧的化学能直接转化为电能。
它从表面上看同样具有正、负电极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能储电,而是一个发电厂,所以文中将不再讨论。
1.铅酸电池
铅酸电池是当今汽车应用中最为普遍采用的蓄电池技术,比如传统的12V车辆电子系统蓄电池就是这种电池。
铅酸电池使用硫酸水溶液为电解质,电极由海绵状铅和海绵状氧化铅制成。铅酸电池要维护,这意味着要补充蒸馏水以确保必要的电解液。
铅酸电池至今广泛使用,因为其具有成本低,技术成熟的优势。但由于其能量密度低,温度特性差,并不适用于作为新能源汽车的动力电源。并且如若出现损坏,电解质硫酸会泄露,存在安全隐患。
2.镍镉电池
镍镉电池是采用金属镉做负极活性物质、氢氧化镍做正极活性物质的碱性电池。用氢氧化钾水溶液做电解质溶液。
镍镉电池具有免维护的特点,已应用于汽车启动电源。
镍镉电池还具有使用温度范围宽、循环和使用寿命长、不易损坏及发生电解质泄露的特点,但受记忆效应限制,无法完全深度放电和过度放电,镍镉电池最致命的缺点是,在充放电过程中假如处理不当,会出现严重的记忆效应,使得服务寿命大大缩短。
所谓记忆效应就是电池在充电前,电池的电量没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中(放电较为明显),会在电池极板上出现些许的小气泡,日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。
因此,这种电池不高效。同时,镉及镉的化合物是有毒的,对环境污染严重,所以这类电池正逐渐被镍氢电池所取代。
3.镍氢电池
镍氢电池属于碱性电池,其特性类似于镍镉电池,但不存在重金属污染问题,被称为绿色电池。其电极采用镍化合物和另外一种金属的化合物,电解质为氢氧化钾。
目前镍氢电池所能达到的性能指标为:单体电池标称电压为1.2V,比能量7095Wh/kg,比功率200-300W/kg,能量效率高达70%,循环使用寿命超过1000次。
镍氢电池的优点是:比功率、比能量均高于铅酸电池和镍镉电池,循环使用寿命在车用电池中是最高的;快速充电和深度放电性能好,充电效率高,无重金属污染。
镍氢电池的缺点是:成本高,价格为相同容量铅酸电池的5-8倍,单体电池电压低,自放电损耗大。
在前几年,随着混合动力汽车的产业化,镍氢电池受到了非常普遍的关注。许多公司都把镍氢电池作为混合动力汽车的首选电池。