Bestandsaufnahme und Analyse der Batterieklassifizierung für neue Energiefahrzeuge

Die Batterie und das elektronische Motorsteuerungssystem sind drei Schlüsselkomponenten von Fahrzeugen mit neuer Energie. Die Power-Batterie ist ein wichtiges Glied und kann als das „Herz“ von Fahrzeugen mit neuer Energie bezeichnet werden.
Mit der kontinuierlichen Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie erhalten auch Power-Batterien zunehmend Aufmerksamkeit von den Menschen. Dies ist einer der wichtigen Faktoren, die die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge einschränken. Welche Arten von New-Energy-Fahrzeugbatterien gibt es?
Blei-Säure-Batterie
Eine Blei-Säure-Batterie (VRLA) ist eine Elektrode, die hauptsächlich aus Blei und seinen Oxiden besteht, und der Elektrolyt ist eine Batterie in Schwefelsäurelösung. Im Ladezustand von Blei-Säure-Batterien ist der Hauptbestandteil der positiven Elektrode Bleidioxid und der Hauptbestandteil der negativen Elektrode Blei; Im Entladungszustand ist Bleisulfat der Hauptrohstoff für Positiv und Negativ. Die Nennspannung einer einzelnen Blei-Säure-Batterie beträgt 2,0V, sie kann auf 1,5 V entladen und auf 2,4 V geladen werden; In Anwendungen werden üblicherweise sechs Einzelzellen-Blei-Säure-Batterien zu einer nominalen 12-V-Blei-Säure-Batterie sowie 24 V, 36 V, 48 V usw. verbunden.
Als ausgereifte Technologie sind Blei-Säure-Batterien aufgrund ihrer geringen Kosten und hohen Entladekapazität immer noch die einzigen Batterien für Elektrofahrzeuge, die in Massenproduktion hergestellt werden können. Allerdings sind die spezifische Energie, die spezifische Leistung und die Energiedichte von Blei-Säure-Batterien sehr gering, und mit diesen Batterien betriebene Elektrofahrzeuge können keine gute Geschwindigkeit und Reichweite erreichen.
Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien
Nickel-Cadmium-Batterien (allgemein als NiCd bezeichnet, ausgesprochen „nye cad“) sind ein beliebter Batterietyp. Dieser Batterietyp verwendet chemische Produkte aus Nickelhydroxid (NiOH) und Metall-Cadmium (Cd), um elektrische Energie zu erzeugen. Obwohl die Leistung besser ist als bei Blei-Säure-Batterien, enthalten sie Schwermetalle und können nach der Verwendung zu Umweltverschmutzungen führen.
Nickel-Cadmium-Batterien können mehr als 500 Mal aufgeladen und entladen werden, was sie wirtschaftlich und langlebig macht. Es handelt sich um eine sehr ideale, mit Gleichstrom betriebene Batterie mit niedrigem Innenwiderstand, geringem Innenwiderstand, schnellem Laden, großer Last und minimalen Spannungsschwankungen während der Entladung. Im Vergleich zu anderen Batterietypen können Nickel-Cadmium-Batterien einer Überladung oder Entladung standhalten. Die Entladespannung von Nickel-Cadmium-Batterien variiert je nach Entladeausrüstung. Die Batterie (Zelle) jeder Einheit hat eine Spannung von ca. 1,2 V und die Batteriekapazitätseinheiten sind Ah (Amperestunde) und mAh (Milliamperestunde). Der Grenzwert der Entladeschlussspannung wird „Entladeschlussspannung“ genannt. Die Entladeschlussspannung von Nickel-Cadmium-Batterien beträgt 1,0/Zelle (Zelle ist die Batterie jedes Moduls). Geringe Selbstentladungsrate, lange Lagerzeit von Nickel-Cadmium-Batterien und keine Verschlechterung der Eigenschaften. Nach dem Aufladen können die ursprünglichen Eigenschaften vollständig wiederhergestellt und im Temperaturbereich von -20 Grad bis 60 Grad verwendet werden. Durch die Verwendung von Metallbehältern für modulare Batterien sind diese langlebig und langlebig; Wenn Sie sich für eine vollständig geschlossene Methode entscheiden, tritt kein Elektrolytleck auf, sodass kein Elektrolyt nachgefüllt werden muss.
Nickel-Wasserstoff-Batterien werden durch Wasserstoffionen und metallisches Nickel erzeugt und verfügen über eine um 30 % höhere Gangreserve als Nickel-Cadmium-Batterien. Sie sind leichter, haben eine lange Lebensdauer und sind umweltfreundlich, aber ihr Preis ist viel höher als der von Nickel-Cadmium-Batterien.
Die Nickel-Wasserstoff-Batterie hat gerade ihr Reifestadium erreicht und ist derzeit das einzige in Hybrid-Elektrofahrzeugen verwendete Batteriesystem, das einer praktischen Verifizierung, Kommerzialisierung und Skalierung unterzogen wurde. Derzeit entfallen 99 % des Marktanteils von Hybridbatterien auf Nickel-Wasserstoff-Batterien, die den Toyota Prius in der Kommerzialisierung repräsentieren. Derzeit sind PEVE und Sanyo aus Japan die weltweit führenden Hersteller von Autobatterien, wobei PEVE 85 % des Marktanteils von Hybridfahrzeugen ausmacht. Derzeit verwenden Toyotas Prius und andere große kommerzielle Hybridfahrzeuge, Alphard und Estima, sowie Hondas Civic und Insight alle PEVE-Nickel-Wasserstoff-Batteriepakete. Chang'an Jiexun, Chery A5, FAW Mercedes Benz, General Motors Grand Hyatt und andere Automarken sind bereits im Demonstrationsbetrieb und verwenden alle Nickel-Wasserstoff-Batterien. Batterien werden jedoch hauptsächlich aus dem Ausland gekauft, und der Einsatz inländischer Nickel-Wasserstoff-Batterien in Automobilen befindet sich noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium.
Lithium Batterie
„Lithiumbatterie“ ist ein Batterietyp, der Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als negatives Elektrodenmaterial verwendet und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet. Lithiumbatterien können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Lithiummetallbatterien und Lithiumbatterien. Bei Lithiumbatterien ist dies nicht der Fall enthalten metallisches Lithium und sind wiederaufladbar.
Lithiumbatterien verwenden im Allgemeinen Mangandioxid als positives Elektrodenmaterial und metallisches Lithium oder sein Legierungsmetall als negatives Elektrodenmaterial unter Verwendung einer nichtwässrigen Elektrolytlösung.
Die Zusammensetzung von Lithiumbatteriematerialien umfasst hauptsächlich: positive Elektrodenmaterialien, negative Elektrodenmaterialien, Separatoren und Elektrolyte.
Unter den positiven Elektrodenmaterialien sind Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganoxid, Lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien (Nickelkobaltmanganpolymere) die am häufigsten verwendeten Materialien. Positive Elektrodenmaterialien machen einen großen Anteil aus (das Massenverhältnis von positiven Elektrodenmaterialien zu negativen Elektrodenmaterialien beträgt 3: 1-4: Erstens aufgrund des direkten Einflusses der Eigenschaften positiver Elektrodenmaterialien auf die Leistung von Lithium- Bei Ionenbatterien bestimmen ihre Kosten auch direkt die Kosten der Batterie.
Derzeit sind die wichtigsten negativen Elektrodenmaterialien natürlicher Graphit und künstlicher Graphit. Zu den untersuchten negativen Elektrodenmaterialien gehören intermetallische Verbindungen wie Nitride, PAS, Oxide auf Zinnbasis, Zinnlegierungen und negative Nanoelektrodenmaterialien. Als eine der vier Hauptkomponenten von Lithiumbatterien spielen negative Elektrodenmaterialien eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Batteriekapazität und der Zyklenleistung und bilden das Herzstück der Lithiumbatterieindustrie.
Polyethylen ist ein marktorientiertes Membranmaterial. Polyolefin (PE) und Polypropylen (PP) sind die Haupttypen von Polyolefinmembranen. Im Aufbau von Lithiumbatterien ist der Separator eine der wichtigsten internen Komponenten. Die Leistung des Separators bestimmt die Struktur und den Innenwiderstand der Batterieschnittstelle, was sich direkt auf die Kapazität, die Zyklen und den Sicherheitsfaktor der Batterie auswirkt. Die hervorragende Leistung des Separators spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Gesamtleistung der Batterie.
Lithium-Eisenphosphat-Batterie
Unter Lithium-Eisenphosphat-Batterie versteht man eine Lithium-Ionen-Batterie mit Lithiumeisenphosphat als positivem Elektrodenmaterial. Zu den positiven Elektrodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien gehören hauptsächlich Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganoxid, Lithiumnickeloxid, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat usw. Unter diesen ist Lithiumkobaltoxid derzeit das Kathodenmaterial, das in den meisten Lithiumbatterien verwendet wird.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben als wiederaufladbare Batterien eine hohe Kapazität, eine hohe Ausgangsspannung, eine gute Lade- und Entladezyklusleistung, eine stabile Ausgangsspannung, einen hohen Lade- und Entladestrom, eine elektrochemische Stabilität und eine sichere Verwendung (verbrennen oder explodieren nicht aufgrund von Überladung usw.). Entladung, Überentladung, Kurzschluss und andere Betriebsfehler), ein großer Temperaturbereich, ungiftig oder weniger giftig und keine Umweltverschmutzung. Die Wahl von LiFePO4 als positive Elektrode für Lithium-Eisenphosphat-Batterien stellt gute Leistungsanforderungen, insbesondere hinsichtlich der Entladungsrate (5-10C-Entladung), der stabilen Entladungsspannung, der Sicherheit (keine Verbrennung, keine Explosion) und der Lebensdauer (Anzahl der Zyklen). , und keine Umweltverschmutzung. Es ist derzeit die beste Hochstrom-Exportbatterie.
Brennstoffzelle
Eine Brennstoffzelle ist ein elektrochemisches Energieumwandlungsgerät für Prozesse ohne Verbrennung. Wasserstoff (und andere Brennstoffe) und Sauerstoff werden kontinuierlich in elektrische Energie umgewandelt. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass H2 unter Einwirkung eines Anodenkatalysators zu H und E oxidiert wird. H und O2 erzeugen bei der Kathodenreaktion Wasser, das über eine Protonenaustauschmembran zur positiven Elektrode gelangt. Der E-Strom wird durch einen externen Stromkreis erzeugt und reagiert kontinuierlich, um die negative Elektrode zu erreichen. Obwohl Brennstoffzellen das Wort „Batterie“ enthalten, handelt es sich bei ihnen nicht um herkömmliche Energiespeicher, sondern vielmehr um eine Art Stromerzeugungsgerät, was den größten Unterschied zwischen Brennstoffzellen und herkömmlichen Batterien darstellt.
Brennstoffzellen sind ein idealer „Ersatz für Verbrennungsmotoren“. Wasserstoff ist der Hauptbrennstoff für Brennstoffzellen. Aus Sicht der Kraftstoffsicherheit ist Wasserstoff ungiftig und harmlos, und das Produkt ist Wasser, ungiftig und harmlos, umweltfreundlich und sauber. Die Wasserstoffdichte ist gering, und wenn Hochdruckwasserstoff austritt und verbrennt, bildet er eine Fackel und diffundiert nicht in die Umgebung. Daher ist die Sicherheit von Wasserstoff höher als die von fossilen Brennstoffen wie Erdgas und Öl. Aus Leistungssicht beträgt der Energieumwandlungswirkungsgrad von Brennstoffzellen 50-70 % und die Leistungsdichte beträgt etwa 3 kW/WL. Die Leistungsdichte eines Dieselmotors beträgt etwa 1,3 kW/L, was ihn zu einem idealen Ersatz macht Verbrennungsmotoren'. Die Energiedichte von Brennstoffzellen kann 500 Wh/kg erreichen, bei einer Lebensdauer von etwa 4000 Zyklen, und ihre Leistung ist der von Lithiumbatterien überlegen.