动力电池,新能源汽车发展的瓶颈,如何突破?
电动汽车的动力电池是影响电动汽车发展的关键因素之一,目前,新能源汽车的动力电池多采用锂动力电池,其体积小、重量轻、工作电压高(约为镍氢动力电池、铅酸动力镉动力电池的3倍)、寿命长、循环次数多、无记忆效应、自放电率低、无污染以及安全性能好。锂动力电池主要包括锰酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池和三元材料锂动力电池,而后两者的寿命更长、安全性能更高。
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不同种类动力电池具有不同的充电特性,最佳充电率在0.2~2.0C之间变化。在动力电池系统额定电压相同的情况下,最高充电电压因动力电池种类、结构型式有一定的差别。对于不同种类的动力电池,充电方法及充电控制策略也不同,应根据动力电池特性采用不同的充电方法。
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不同运行模式的电动汽车对充电时间提出了不同的要求,而充电时间的不同需要不同的充电方式来满足。在电动汽车对充电时间要求不高的情况下,可在停运时间利用电力低谷进行常规充电,以延长电动汽车的续驶里程;在充电时间较为紧迫的情况下,需要采用快速充电或动力电池组快速更换及时实现电能补充。
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动力电池充放电工作效率受充电场所及其它环境条件的影响,尤其是受环境温度的影响。在常温下,动力电池充电接受能力较强,随着环境温度的降低,其充电接受能力逐渐降低。因此,随环境温度降低,充电站功率需求将增加。因而,建设充电站时应尽可能保证其环境不受人为温度条件的影响。
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从技术及产业的角度综合来看,日本在动力电池技术方面依旧领先,韩国在市场份额上超越日本占据第一位。目前,我国已形成了包括关键原材料(正极、负极、隔膜、电解液等)生产、动力电池制造、系统集成、示范应用、回收利用、生产装备、基础研发等在内的完善的动力电池产业链体系,掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造工艺技术,生产线逐步从半自动中试向全自动大规模制造技术过渡。
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我国在动力电池技术方面,动力电池单体和模块虽然通过了GB/T31485安全性的要求,但动力电池系统的安全性有待进一步验证和提升。关键材料基本实现了国产化,单体技术水平与国外基本处于同一水平。在动力电池产品均匀一致性、系统集成技术、生产自动化程度等方面还需加紧追赶。
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动力电池的种类不同,其充电特性也有较大差异,主要表现在最大可接受充电电流、最高充电电压、充/放电率、充/放电终止电压、循环寿命、荷电保持能力等参数上。充电电流越大、充电电压越高,则单机充电机的功率需求就越大。锂动力电池的充电特性主要受充电电流、健康状态(State Of Health,SOH)、动力电池荷电状态(State Of Charge,SOC)和循环次数等的影响。