新能源轿车动力电池技能综述
新能源轿车动力电池技能综述
当时，全球新一轮科技革新和工业革新蓬勃开展，电动化、网联化、智能化成为轿车工业的开展潮流和趋势。新能源轿车是全球轿车工业转型升级、绿色开展的首要方向，也是我国轿车工业高质量开展的战略选择。新能源轿车包含四大类型：混合动力电动轿车(HEV)、纯电动轿车(BEV，包含太阳能轿车)、燃料电池电动轿车(FCEV，包含氢能源动力轿车)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)轿车等。
1 新能源轿车对动力电池的基本功能要求
(1)比能量高。为了进步电动轿车的续驶路程,要求电动轿车上的动力电池尽可能贮存多的能量,但电动轿车又不能太重,其安装电池的空间也有限,这就要求电池具有高的比能量。
(2)比功率大。为了能使电动轿车在加快行进、爬坡能力和负载行进等方面能与燃油轿车相竞争,就要求电池具有高的比功率。
(3)充放电功率高。电池中能量的循环必须通过充电一放电一充电的循环,高的充放电功率对确保整车功率具有至关重要的效果。
(4)相对安稳性好。电池应当在快速充放电和充放电进程变工况的条件下坚持功能的相对安稳，使其在动力系统运用条件下能到达足够的充放电循环次数。
(5)能够快速发动和运转，可靠性高，安全性好。
(6)经济性好，循环寿数长，充放电次数多，运用寿数长。
(7)快速充电和深度放电的能力。能快速充放电,抗过充、过放电能力好。
(8)环境适应性强,能在必定湿度下正常作业,抗振动冲击功能好。
(9)安全功能良好，能够有用避免因走漏或短路引起的起火或爆炸[1]。
2 新能源轿车用动力电池的类型
2.1 铅酸蓄电池
铅酸电池在稳态的作业状况良好，过压忍受值较高，自放电速率低，维护率低。但是，铅酸电池下风也颇为显着。首先，其含有有毒金属铅，在被废弃处理时对环境污染严重。其次，相对锂电池而言，铅蓄电池比能与作业电压低，循环寿数短。因而，铅蓄电池在电动车上逐步被其他产品替代。别的，电动轿车对电流大范围快速响应的高要求，迫使铅酸电池在这一范畴的运用受到了限制。于是，它更多被运用于短距离电动轿车，如观光车，以及电池概念车、原型车等。当时轿车中的发动电池以及油电混合动力轿车仍然广泛选用了铅蓄电池。虽然铅蓄电池技能已十分老练，但随着新资料等技能的出现，仍旧有大量学者在近年来对此技能进行进一步研讨。研讨关注点首要集中于关于铅蓄电池的电池模型规划、纳米级资料运用对电池功能的影响、充放电技能的改善以及电极各金属成分浓度对电池功能的影响等方面[2]。
2.2 镍系列电池
以金属镍为中心的蓄电池首要有镍镉 Ni Cd电池、镍氢Ni MH电池。现在被广泛运用的镍系列电池首要分为两种：即镍镉电池和镍氢电池。
镍镉电池是一种碱性电池，也是常常运用到纯电动轿车中的一种电池，是首选电池之一。镍镉电池比功率较高，作业电压平稳，能够带电充电，并可以快速充电。镍镉电池过充电和过放电功能好，有高倍率的放电特性，瞬时脉冲放电率很大，深度放电功能也好。循环运用寿数长，可到达2000次以上，是铅酸电池的两倍。低温住能较好，能够长时间存放。
镍氢电池由氢离子和金属镍组成，比镍铬电池容量高出30%，不过其与锂电池比较，其能量密度与普通的锂电池差距并不大，但单体电压较低，是锂电池的1/3，因而在需求电压必定的状况下，其电池组的体积要比锂电池大上一些。
2.3 锂电池
锂电池是当时运用最为广泛的电池。锂电池拥有着比能较大，无记忆效应，
成本不高级优势。现在常见的类型有三元锂电池和磷酸铁锂电池。
锂钴(LCO)电池一般以 LiCoO2为电池阳极资料，碳为阴极资料，其理论比容量较高， LCO电池技能比较于其他锂电池技能而言较为独特，以其电极资料为根底，按照必定份额参杂镍、锰、铝等金属元素，可以获得多样的电池功能。常见的由以镍、钴与锰元素参杂构成电极的三元锂电池(NCM)，以及镍、钴与铝三元素构成电极的三元锂电池(NCA)。商场上LCO电池，因为其较为优异的比容量以及较高的能量密度，被大量运用于手机、手提电脑等移动设备中，电动轿车上也有较多运用。
磷酸铁锂(LFP)电池是以磷酸铁锂作为电池阳极的锂电池。与锂钴电池不同的是，它在成本上避开了金属钴带来的高成本，一起，获得了更为安稳的电压输出。在电池的安全功能上，磷酸铁锂更符合交通工具范畴对能源安全的要求。LFP的自放电率不高。在运用寿数方面，LFP 可以承受1 000~2 000次的充电循环。正是因为 LFP 比较于别的几种锂电池的功能优势，不少车企，如比亚迪在其研发的电动轿车上广泛运用了 LFP 电池。
3 不同类型新能源轿车的动力电池选型
混动关于零部件的需求十分独特，从大的构型来看，混动(HEV)和插混轿车关于电池的要求与纯电动轿车大不相同，而前两者之间又有不小的差异。纯电动轿车选用能量型电池，插混轿车选用能量兼功率型电池，而混动轿车(HEV)选用的是功率型电池。现在，纯电动轿车在纯电形式下行进路程一般超过350km，前期在补贴方针的影响下，厂商首要追求电池的高能量密度，电量遍及大于40kWh。电池电量大对功率有较大奉献。因而，除低SOC、低温等极限状况外，纯电动轿车对功率密度需求遍及不高。
插混轿车具备纯电动和混动两种形式，前者针对城市通勤的运用场景，后期兼顾长路程需求，解决路程焦虑。插混轿车在纯电形式下行进路程一般为50~80km，电量遍及不大，根据产品的不同定位，配套电池的电量为8~25kWh。换句话说，关于插混轿车，厂商一般会归纳考虑电池的能量密度和功率密度，能量密度与纯电动轿车的电池比较略低，功率密度是其1.5~2倍;而且，为确保混动形式的动力性及助力功能，SOC运用范围一般为15%~95%;一起，因车辆兼具纯电动及混动特性，也需求特别关注纯电动路程的占比，在80km每循环的前提下，纯电动路程占比高，对电池循环寿数的应战较大。
混动轿车(HEV)的电池首要用于加快助力及能量回收，电量遍及较小，根据车型不同，约为0.8~2.1kWh;此外，因为仅有混动形式，其对电池的功率及循环寿数有很高的要求。
混动技能更关注电池的瞬间功率、脉冲循环寿数、日历寿数及低温发动功能等，需求的是更具瞬间爆发力的功率型电池。纯电动轿车动力电池的中心是能量密度、成本、循环寿数和安全性，更倾向于扩展续驶路程优势，需求的是可持续输出的能量密度型电池。现阶段，在混动轿车(HEV)的电池选型中有两条比较干流的道路，一是镍氢电池，一是三元锂电池。插混轿车和纯电动轿车选用的一般为三元锂和磷酸铁锂电池。
4 结语
当时，新能源轿车电池技能开展现已逐步迈过起步阶段进入相对老练的阶段。总体而言，未来相当长的一段时间，锂电池技能仍旧是研讨与推行的热点，而铅酸电池、镍电池等解决方案因为其对环境的影响以及欠佳的比能、能量密度等方面，逐步退出动力电池商场。别的，因为对锂资源分布和储量的忧虑，锂金属价格的暴涨，以及现在干流车用锂电池比能仍旧缺乏，随着石墨烯技能以及固态电池技能的开展，未来车用动力电池的开展仍然存在新的变数，让我们拭目以待。