Inwentaryzacja i analiza klasyfikacji akumulatorów pojazdów nowej energii

Elektroniczny układ sterowania akumulatorem i silnikiem to trzy kluczowe elementy pojazdów nowych źródeł energii. Akumulator stanowi kluczowe ogniwo i można powiedzieć, że jest „sercem” pojazdów nowej generacji.
Wraz z ciągłym rozwojem nowych pojazdów energetycznych, akumulatory cieszą się coraz większym zainteresowaniem ludzi. Jest to jeden z istotnych czynników ograniczających rozwój nowych pojazdów energetycznych. Jakie są rodzaje akumulatorów zasilających pojazdy nowej energii?
Akumulator kwasowo-ołowiowy
Akumulator kwasowo-ołowiowy (VRLA) to elektroda zbudowana głównie z ołowiu i jego tlenków, a elektrolitem jest akumulator w roztworze kwasu siarkowego. W stanie naładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych głównym składnikiem elektrody dodatniej jest dwutlenek ołowiu, a głównym składnikiem elektrody ujemnej jest ołów; W stanie rozładowania głównym surowcem dodatnim i ujemnym jest siarczan ołowiu. Napięcie nominalne pojedynczego akumulatora kwasowo-ołowiowego wynosi 2,0 V, który może zostać rozładowany do 1,5 V i naładowany do 2,4 V; W zastosowaniach zwykle łączy się sześć jednoogniwowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, tworząc nominalny akumulator kwasowo-ołowiowy 12 V, a także 24 V, 36 V, 48 V itp.
Jako dojrzała technologia, akumulatory kwasowo-ołowiowe są nadal jedynymi akumulatorami pojazdów elektrycznych, które można produkować masowo ze względu na ich niski koszt i wysoką zdolność rozładowania. Jednak energia właściwa, moc właściwa i gęstość energii akumulatorów kwasowo-ołowiowych są bardzo niskie, a pojazdy elektryczne zasilane tymi akumulatorami nie mogą mieć dobrej prędkości i zasięgu.
Akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorowe
Bateria niklowo-kadmowa (powszechnie określana jako NiCd, wymawiane „nye cad”) to popularny typ baterii. Ten typ baterii wykorzystuje produkty chemiczne wodorotlenku niklu (NiOH) i metalicznego kadmu (Cd) do wytwarzania energii elektrycznej. Chociaż wydajność jest lepsza niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, zawierają one metale ciężkie i po użyciu mogą powodować zanieczyszczenie środowiska.
Akumulatory niklowo-kadmowe można ładować i rozładowywać ponad 500 razy, dzięki czemu są ekonomiczne i trwałe. Jest to bardzo idealny akumulator zasilany prądem stałym o niskim oporze wewnętrznym, niskim oporze wewnętrznym, szybkim ładowaniu, dużym obciążeniu i minimalnych zmianach napięcia podczas rozładowywania. W porównaniu z innymi typami akumulatorów, akumulatory niklowo-kadmowe są odporne na przeładowanie lub rozładowanie. Napięcie rozładowania akumulatorów niklowo-kadmowych różni się w zależności od sprzętu rozładowującego. Bateria (ogniwo) każdego urządzenia wynosi około 1,2 V, a jednostki pojemności baterii to Ah (amperogodzina) i mAh (miliamperogodzina). Wartość graniczna napięcia zakończenia rozładowania nazywana jest „napięciem zakończenia rozładowania”. Napięcie zakończenia rozładowania akumulatorów niklowo-kadmowych wynosi 1,0/ogniwo (ogniwo to akumulator każdego modułu). Niski współczynnik samorozładowania, długi czas przechowywania akumulatorów niklowo-kadmowych i nie pogarszające się właściwości. Po naładowaniu można w pełni przywrócić oryginalne właściwości i można go używać w zakresie temperatur od -20 stopni do 60 stopni. Dzięki zastosowaniu metalowych pojemników na akumulatory modułowe są one trwałe i trwałe; Jeśli wybierzesz metodę całkowicie zamkniętą, nie będzie wycieku elektrolitu, więc nie ma potrzeby uzupełniania elektrolitu.
Akumulatory niklowo-wodorowe powstają z jonów wodoru i metalicznego niklu, a ich rezerwa mocy jest o 30% większa niż w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych. Są lżejsze, mają długą żywotność i są przyjazne dla środowiska, ale ich cena jest znacznie wyższa niż akumulatorów niklowo-kadmowych.
Akumulator niklowo-wodorowy wszedł właśnie w fazę dojrzałą i jest obecnie jedynym systemem akumulatorów stosowanym w hybrydowych pojazdach elektrycznych, który przeszedł praktyczną weryfikację, komercjalizację i zwiększenie skali. Obecnie 99% udziału w rynku akumulatorów hybrydowych stanowią akumulatory niklowo-wodorowe, reprezentujące Toyotę Prius w procesie komercjalizacji. Obecnie japońskie firmy PEVE i Sanyo są wiodącymi na świecie producentami akumulatorów samochodowych, przy czym PEVE ma 85% udziału w rynku hybrydowych pojazdów napędowych. Obecnie Prius Toyoty i inne główne komercyjne pojazdy hybrydowe, Alphard i Estima, a także Civic i Insight Hondy, korzystają z niklowo-wodorowych akumulatorów PEVE. Samochody Chang'an Jiexun, Chery A5, FAW Mercedes Benz, General Motors Grand Hyatt i inne marki są już w fazie demonstracyjnej, a wszystkie korzystają z akumulatorów niklowo-wodorowych. Akumulatory kupuje się jednak głównie za granicą, a zastosowanie krajowych akumulatorów niklowo-wodorowych w samochodach jest wciąż na etapie dopasowywania prac badawczo-rozwojowych.
bateria litowa
Bateria litowa to rodzaj baterii, w której jako materiał elektrody ujemnej wykorzystuje się lit metaliczny lub stop litu oraz niewodny roztwór elektrolitu. Baterie litowe można z grubsza podzielić na dwie kategorie: baterie litowo-metalowe i baterie litowe. Baterie litowe nie zawierają metaliczny lit i nadają się do ponownego ładowania.
Baterie litowe zazwyczaj wykorzystują dwutlenek manganu jako materiał elektrody dodatniej oraz metaliczny lit lub jego metal stopowy jako materiał elektrody ujemnej, stosując niewodny roztwór elektrolitu.
Skład materiałów na baterie litowe obejmuje głównie: materiały na elektrody dodatnie, materiały na elektrody ujemne, separatory i elektrolity.
Wśród materiałów elektrod dodatnich najczęściej stosowanymi materiałami są tlenek litu, kobaltu, tlenek litu i manganu, fosforan litu i żelaza oraz materiały trójskładnikowe (polimery niklowo-kobaltowo-manganowe). Materiały elektrod dodatnich stanowią dużą część (stosunek masowy materiałów elektrod dodatnich do materiałów elektrod ujemnych wynosi 3.: 1-4: Po pierwsze, ze względu na bezpośredni wpływ właściwości materiałów elektrod dodatnich na działanie materiałów elektrod litowo- akumulatory jonowe, ich koszt bezpośrednio determinuje również koszt akumulatora.
Obecnie głównymi materiałami elektrod ujemnych są grafit naturalny i grafit sztuczny. Badane materiały na elektrody ujemne obejmują związki międzymetaliczne, takie jak azotki, PAS, tlenki na bazie cyny, stopy cyny i nanomateriały na elektrody ujemne. Jako jeden z czterech głównych składników akumulatorów litowych, materiały elektrod ujemnych odgrywają ważną rolę w poprawie pojemności akumulatorów i wydajności podczas jazdy na rowerze, a także stanowią podstawę branży akumulatorów litowych.
Polietylen jest materiałem membranowym zorientowanym na rynek. Głównymi rodzajami membran poliolefinowych są poliolefina (PE) i polipropylen (PP). W strukturze baterii litowych separator jest jednym z kluczowych elementów wewnętrznych. Wydajność separatora określa strukturę i rezystancję wewnętrzną interfejsu akumulatora, co bezpośrednio wpływa na pojemność, cykliczność i współczynnik bezpieczeństwa akumulatora. Doskonała wydajność separatora odgrywa ważną rolę w poprawie kompleksowej wydajności akumulatora.
Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa
Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa odnosi się do baterii litowo-jonowej z fosforanem litowo-żelazowym jako materiałem elektrody dodatniej. Materiały elektrod dodatnich akumulatorów litowo-jonowych obejmują głównie tlenek litu, kobaltu, tlenek litu i manganu, tlenek litu i niklu, materiały trójskładnikowe, fosforan litu i żelaza itp. Wśród nich tlenek litu i kobaltu jest obecnie materiałem katodowym stosowanym w większości akumulatorów litowych.
Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe, jako akumulatory, mają dużą pojemność, wysokie napięcie wyjściowe, dobre cykle ładowania i rozładowywania, stabilne napięcie wyjściowe, wysoki prąd ładowania i rozładowywania, stabilność elektrochemiczną, bezpieczne użytkowanie (nie spalą się ani nie eksplodują z powodu nadmiernego ładowania i rozładowanie, nadmierne rozładowanie, zwarcie i inne błędy operacyjne), szeroki zakres temperatur, nietoksyczny lub mniej toksyczny i brak zanieczyszczeń dla środowiska. Wybór LiFePO4 jako elektrody dodatniej do akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych wiąże się z dobrymi wymaganiami dotyczącymi wydajności, szczególnie w przypadku szybkości rozładowania (rozładowanie 5-10C), stabilnego napięcia rozładowania, bezpieczeństwa (brak spalania, brak eksplozji), żywotności (liczba cykli) i brak zanieczyszczeń środowiska. Jest to obecnie najlepszy akumulator eksportowy o wysokim natężeniu prądu.
ogniwo paliwowe
Ogniwo paliwowe to elektrochemiczne urządzenie do konwersji energii w procesach innych niż spalanie. Wodór (i inne paliwa) oraz tlen są w sposób ciągły przekształcane w energię elektryczną. Zasada działania polega na tym, że H2 utlenia się do H i e - pod działaniem katalizatora anodowego. H i O2 wytwarzają w reakcji katodowej wodę, która dociera do elektrody dodatniej poprzez membranę do wymiany protonów. Prąd e jest generowany przez obwód zewnętrzny i stale reaguje, docierając do elektrody ujemnej. Chociaż ogniwa paliwowe zawierają słowo „bateria”, nie są to tradycyjne urządzenia magazynujące energię, ale raczej rodzaj sprzętu do wytwarzania energii, co stanowi największą różnicę między ogniwami paliwowymi a tradycyjnymi akumulatorami.
Ogniwa paliwowe są idealnym „substytutem silników spalinowych”. Wodór jest głównym paliwem ogniw paliwowych. Z punktu widzenia bezpieczeństwa paliwowego wodór jest nietoksyczny i nieszkodliwy, a produktem jest woda, nietoksyczna i nieszkodliwa, zielona i czysta. Gęstość wodoru jest niska, a gdy wodór pod wysokim ciśnieniem wycieka i pali się, tworzy pochodnię i nie rozprzestrzenia się na otaczający obszar. Dlatego bezpieczeństwo wodoru jest wyższe niż w przypadku paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny i ropa naftowa. Z punktu widzenia wydajności, sprawność konwersji energii w ogniwach paliwowych wynosi 50-70%, a gęstość mocy około 3 kW/WL. Gęstość mocy silnika wysokoprężnego wynosi około 1,3 kW/L, co czyni go idealnym „zamiennikiem” silniki z zapłonem wewnętrznym'. Gęstość energii ogniw paliwowych może osiągnąć 500 Wh/kg, przy żywotności około 4000 cykli, a ich wydajność jest lepsza niż w przypadku akumulatorów litowych.