动力电池基础知识解读
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下面详细讲解一下三电基础知识:一、电池电池是与化学、机械工业、电子控制等相关的一个行业。
电池的关键在电芯,电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。
正极材料广为熟知的有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元。
动力电池是非常“年轻”的产品,1996年通用推出EV-1采用的是铅酸电池,它是现代电动汽车架构雏形,从铅酸电池到日系混动的镍氢电池,再到现在流行的锂电池,也才20多年。
从第四批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》新能源乘用车配置电池来看,32款车型采用了17家企业的电池,其中16家是电池厂商,另外一家是长安新能源的,这说明其它乘用车的动力电池直接外购,包括电芯、电池组与电池管理系统等。
大部分自主品牌主机厂都没有自己的电芯与电池组设计能力跨国车企,虽然没有自己的电芯,但是它们却坚持自己设计生产电池组件与管理系统,这是为了加强动力电池的核心竞争力。
与大多自主品牌的差别是,即使不采用这家的电芯,它们可以换个电芯品牌照样能够设计电池组,核心技术还是掌握在自己手里。
但是我们更关心的是动力电池,也是就新能源汽车中的能量来源,目前动力电池中,镍氢电池面临淘汰,铅酸电池全凭保有量在支撑,故目前以锂电池最为主要。
(如下图)先介绍几个重要概念能量密度方面电池肯定不如汽油,但是究竟差别多大呢?一箱50L的汽油可以大概跑600km,续航同样里程的电动车需要多少电池呢?(如下图)下表列出了四类锂电池的主要性能指标差别。
从表中可以看出,四类电池各有优劣。
那各汽车厂商究竟是凭什么选择其中某种电池呢?哪种电池又将是未来的主流呢?数码电子产品对锂电池安全性要求不高,钴酸锂电池最合适3C领域,特斯拉敢于使用此类电池也是未来得到超强的续航能力,但是同时其安全性能要打些折扣。
锰酸锂电池因其不偏不倚的特征赢得动力电池最大的市场占有率,虽然其能量密度不如钴酸锂和三元锂,但其他综合性能相当出色。
如果不是较低的能量密度限制了磷酸铁锂电池,其真的有可能成为动力电池中的霸主。
动力电池的基础知识新能源汽车三大(电池、电机、电控)核心技术,对主机厂工程师而言,动力电池知识是必须要知道的。
但是目前许多工程师对动力电池知识了解甚少,主要原因是,动力电池是电化学领域的,而汽车学院的没有这个课程。
下面做一些简要介绍,供大家参考。
一、电池是什么?其功能是什么?先说水池吧。
水杯、水桶、水缸、水池、这里的杯、桶、池、塘,有一个共同的特点,其基本功能是装水的,不同是容积大小不一样。
水是液体,有一个基本属性,水是能高处流向低地处的。
基本常识是,人们可能没有思考,水池原来是空的,水池的水是人倒进去的,在水水池的低处钻一个孔,一池子水最后会放干的。
这个过程里有什么科学道理?a)空水池,空的容积才能盛水;b)水自己进不了水池里,是人倒进去的;c)有水压的存在,水才会从高处往地处流动的。
同理,电池是盛“电”的容积,电池里面原来也是“空”的,是没有电的,电是人充进去的,电池能放电,是因为电池里面有电压差。
水池是物理学原理,是装的液体,水是分子结构的;电池是电化学学原理,是装的带“电”的,是比分子更小的离子。
二、干电池的基本常识大家常见在体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等电池,归类为干电池。
在干电池里面的电解质是一种不能流动的糊状物,才叫做干电池(见图1),这是相对于具有可流动电解质的电池说的。
图1 干电池外形及内部结构其外壳是用锌做成的圆筒型容器,锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽。
碳棒和锌筒叫做干电池的电极。
聚集正电荷的碳棒叫正极,(符号+,表示电池的正极),聚集负电荷的锌筒叫负极(符号-,表示电池的负极)。
放电的基本原理:碳极周围填满了二氧化镁,锌电极组成了干电池的外壳,碳电极则放在中心。
电子是有电子化了的锌金属(氧化作用)所给出,流进外部的电路到达炭电极。
靠近碳电极的二氧化镁得到电子(还原作用)生成氢氧离子,并形成了新的化合物叫做氧化镁。
氧化反应把电池负极的电子推出去,而还原反应则在正极吸收它们。
动力电池的主要性能参数1、电压:开路电压=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降。
电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关。
2、内阻:电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源,其内部阻抗等效为电压源内阻,内阻大小决定了电池的使用效率。
电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分,欧姆电阻不随激励信号频率变化,又称交流电阻,在同一充放电周期内,欧姆电阻除温升影响外变化很小。
极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关。
同批电池,内阻过大或过小者都不正常,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减,内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一。
3、温升:电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值。
多数锂电池充电时属吸热反应,放电时为放热反应,两者都包含内阻热耗。
充电初期,极化电阻最小,吸热反应处于主导地位,电池温升可能出现负值,充电后期,阻抗增大,释热多于吸热,温升增加,过充时,随不可逆反应的出现,逸出气体,内压升高、温度升高,直到变形、爆裂。
4、内压:电池内部压力,由于电池内部反应逸出气体导致气压增大,气压过大将撑破壳体和发生爆裂,基于安全考虑,一方面锂电池都设计了单向的防爆阀门,一方面用塑壳制造。
析气反应常伴随着不可逆反应,也就意味着活性物质的损失、电池容量的下降,无析气、小温升充放电是最理想的工况。
5、电量:电学里,电量用Wh(瓦时)表示,是能量单位,一度电等于1kWh;电池常用Ah(安时)计算电量,对于动力电池侧重于功率和能量大小,用Wh更直接一些,因为电池的电压是变化的,其全程变化量可达到极大值的一半左右,用Ah计算电量不能正确描述电池的动力驱动能力,但Ah作为电池的电量单位自有其历史和道理,在不引起歧义的地方两种电量单位都可以使用。
简述动力蓄电池结构与原理
动力蓄电池,也就是我们通常所说的电动汽车电池,是一种能
够储存电能并且用于驱动电动汽车的重要组件。
动力蓄电池的结构
与原理如下:
结构:
动力蓄电池通常由多个电池单体组成,每个电池单体又由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极和负极之间通过电解质和隔膜隔开,防止短路。
整个电池组由多个电池单体串联或并联而成,以满足电
动汽车对电能的需求。
原理:
动力蓄电池的工作原理是基于化学反应。
当电池充电时,正极
和负极之间的化学物质会发生反应,将电能转化为化学能储存起来。
当需要使用电能时,化学能再次转化为电能,通过电池输出到电动
汽车的电动机,驱动汽车运行。
这种化学反应的过程是可逆的,因
此动力蓄电池可以充放电多次。
除了基本的结构和原理外,动力蓄电池的性能还受到电池材料、电池管理系统等因素的影响。
不同的电池材料会影响电池的能量密度、循环寿命和安全性能,而电池管理系统则负责监测和控制电池
的充放电过程,以确保电池的安全可靠运行。
总的来说,动力蓄电池的结构与原理是基于化学能的转化和储存,通过这种方式实现电能的储存和释放,从而驱动电动汽车的运行。
汽车动力电池基础知识一、概述汽车动力电池是电动汽车的动力来源,其性能直接影响着电动汽车的性能指标。
因此,了解汽车动力电池的基本知识对于购买和使用电动汽车至关重要。
二、汽车动力电池的种类目前市场上主要有三种类型的汽车动力电池:铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
1. 铅酸电池:铅酸电池是最早的汽车动力电池,具有成本低、可靠性高、安全性好的优点。
但是,它的能量密度较低,充电速度较慢,且在使用寿命结束后不易回收。
2. 镍氢电池:镍氢电池是一种环保型的汽车动力电池,具有较高的能量密度、充电速度和循环寿命。
但是,它的成本较高,自放电率也较高。
3. 锂离子电池:锂离子电池是目前最常用的电动汽车动力电池,具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率等优点。
但是,它的成本较高,且对充电条件的要求也较为严格。
三、汽车动力电池的性能指标1. 电压:汽车动力电池的电压通常为12V或24V,根据车型不同而有所差异。
2. 容量:汽车动力电池的容量通常以Ah(安时)为单位,表示电池能够存储的电量。
容量越大,电池的续航里程就越高。
3. 内阻:汽车动力电池的内阻越小,电流的传输效率就越高,电池的效能也就越好。
4. 循环寿命:汽车动力电池的循环寿命指的是电池在充满电和放完电之间的循环次数。
循环寿命越长,表示电池的使用寿命越长。
5. 自放电率:汽车动力电池的自放电率表示电池在不使用情况下的电量损失率。
自放电率越低,表示电池的储存性能越好。
四、汽车动力电池的使用与维护1. 正确使用:在使用汽车动力电池时,要遵循车辆制造商的使用说明,避免过度充电或过度放电。
同时,要保持电池组的完整性,避免任何可能导致短路的情况。
2. 定期维护:建议定期对汽车动力电池进行检查和维护,包括清洁电池表面、检查连接是否牢固、检查电解液的状态等。
此外,还要保持电池组的良好通风和适当的温度,以延长电池的使用寿命。
3. 充电:在充电时,要使用合适的充电设备和合适的充电方式(如慢充或快充)。
一、概述宁德时代作为全球领先的动力电池制造商,其磷酸铁锂电池技术备受瞩目。
本文将介绍磷酸铁锂电池的基础知识和材料,对其工作原理、特性以及在电动汽车和储能领域的应用进行深入分析。
二、磷酸铁锂电池的工作原理1. 正极材料:磷酸铁锂电池的正极材料主要采用磷酸铁锂LiFePO4,其具有高电化学稳定性和安全性,是目前广泛应用于电动车和储能系统的理想材料之一。
2. 负极材料:负极材料一般采用石墨或石墨化碳材料,具有良好的导电性和循环稳定性。
3. 电解质:磷酸铁锂电池的电解质一般采用无水溶液型锂盐溶液,如LiPF6,用于传递锂离子的导电介质。
4. 分离膜:分离膜一般采用聚合物材料,用于防止正负极短路,并且具有良好的离子传输性能。
三、磷酸铁锂电池的特性1. 高安全性:磷酸铁锂电池由于正极材料的结构稳定性,具有较高的安全性,不易发生热失控和爆炸等安全问题。
2. 长循环寿命:由于正极材料的结构稳定性,磷酸铁锂电池具有较长的循环寿命,能够满足电动车和储能系统对于高循环寿命的需求。
3. 高能量密度:磷酸铁锂电池具有较高的能量密度,能够在相对较小的体积内实现更高的电池容量,为电动车的续航里程提供了保障。
四、磷酸铁锂电池在电动汽车领域的应用1. 电动汽车市场目前对于动力电池的需求正在迅速增长,磷酸铁锂电池由于其优良的性能和安全性,成为众多车企选择的动力电池之一。
2. 宁德时代作为全球磷酸铁锂电池领域的领军企业,其产品已广泛应用于各大主流车企的电动汽车中,为电动汽车提供了稳定可靠的动力支持。
五、磷酸铁锂电池在储能领域的应用1. 随着可再生能源的快速发展,储能技术成为了解决可再生能源波动性和间歇性的重要手段。
磷酸铁锂电池由于其长循环寿命和高安全性,成为储能系统的首选电池类型。
2. 宁德时代在储能领域也积极布局,利用其领先的磷酸铁锂电池技术,为电网调峰填谷、微电网和分布式储能系统等提供了可靠的储能解决方案。
六、总结磷酸铁锂电池作为一种重要的动力电池类型,具有高安全性、长循环寿命和高能量密度等优点,在电动汽车和储能领域拥有广阔的市场应用前景。