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动力电池核心有几个部分组成

动力电池核心有几个部分组成

来源:
2021/01/20 17:04
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【摘要】:
锂电池按应用领域的不同分为动力电池、储能电池和消费电子电池。不同类型的锂电池有不同的成本结构。本报告重点介绍最广泛使用的动力电池的成本结构。

  锂电池按应用领域的不同分为动力电池、储能电池和消费电子电池。不同类型的锂电池有不同的成本结构。本报告重点介绍最广泛使用的动力电池的成本结构。
  目前,市场上的主流技术仍然是基于铅酸电池技术、镍氢电池技术、燃料技术和技术。
  铅酸电池
  铅酸电池是世界上应用历史最长、技术最成熟、成本最低廉的电池,已经实现了批量生产。其中阀控密封铅酸电池(VRLA)曾一度成为重要的汽车应用,在许多欧美汽车公司开发的电动汽车和混合动力汽车上都使用了阀控密封铅酸电池,如上世纪80年代通用汽车公司开发的Saturn电动汽车和90年代通用汽车公司开发的EVI电动汽车。
  而铅酸电池的比能量低,电池寿命短,自放电率高,循环寿命低。铅是一种重要的原材料,其重量较大,在生产和回收过程中可能造成重金属污染。因此,铅酸电池目前被用于汽车启动时的点火装置,以及电动自行车等小型装置。
  镍氢电池
  镍氢电池(Ni/MH)具有良好的抗过充、过放电能力,不存在重金属污染问题,并且在工作过程中不会出现电解液增减现象,可实现密封设计,免维护。与铅酸电池和镍镉电池相比,镍氢电池具有更高的比能量、比功率和循环寿命。
  缺点是电池的记忆效果较差,随着充放电循环的进行,储氢合金逐渐失去其催化能力,电池的内压会逐渐升高,影响电池的使用。此外,镍金属价格昂贵,也导致成本较高。
  在关键材料中,镍氢电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成,正极(Ni(OH)2);负极一般采用金属氢化物(MH)。电解质主要是液体,重要成分是氢氧化钾(KOH)。目前,氢化镍电池的研究重点在正负电极材料上,其技术发展相对成熟。
  汽车用镍氢电池已经批量生产和使用,是混合动力汽车开发中应用最广泛的车载电池类型。最典型的例子是丰田普锐斯(Toyota Prius),它是世界上大规模生产混合动力汽车最多的公司。Peve是丰田(Toyota)和松下(Panasonic)的合资企业,目前是全球最大的镍氢发电制造商。
  现在镍氢电池已经退出了动力锂电池的主流行列,那么丰田为什么还会固执地坚持镍氢电池的阵营呢?
  这不得不说镍氢电池的最大优势:超级耐用!
  美国最著名的汽车媒体之一对使用了10年的第一代普锐斯进行了对比测试。试验结果表明,第一代普锐斯模型与镍氢电池驱动的330000公里后10年,并与新车的数据相比,无论是在燃料消耗性能和动力性能保持在同一水平,表明混合动力系统和镍氢电池组仍然正常工作。
  此外,即使在行驶了33万公里10年之后,第一代普锐斯的镍氢电池组从未出现过问题,人们十年前就怀疑电池容量下降会严重影响燃料消耗和动力性能。因此,谨慎的日本人对镍氢电池的钟爱确实有其自身的原因。
  燃料电池供电
  燃料动力电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别输入燃料动力电池,并产生电力。它有正负电极和电解质等等,就像电池,但本质上它不能储存电力,而是一个发电厂。
  与传统的化学电池不同,燃料电池可以用燃料补充能量,通常是氢。一些燃料电池可以使用甲烷和汽油作为燃料,但它们的使用通常仅限于工业应用,如发电厂和叉车。氢燃料动力电池的基本原理是电解水的反向反应。氢和氧分别供给阳极和阴极。氢气通过阳极向外扩散,与电解液发生反应,电子通过外负载释放到阴极。
  氢燃料电池的工作原理是:将氢燃料电池阳极板(阴极),使用后的催化剂(白金),电子在一个氢原子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)通过质子交换膜燃料电池阴极板(阳极),电子并不是通过质子交换膜,电子,只有通过外部电路,燃料电池阴极板,出现在外部电路电流。
  当电子到达阴极板时,它们与氧原子和氢离子重新结合形成水。由于供应给阴极板的氧气可以从空气中获得,所以通过向阳极板供应氢气,向阴极板供应空气,并及时带走水蒸气,就可以连续不断地提供电。
  电力来自燃料动力电池,通过变频器、控制器等装置,向电机提供电力,然后通过传动系统、驱动桥等驱动轮转动,就可以使车辆在道路上行驶。与传统汽车相比,燃料电池汽车的能量转换效率高达60~80%,是内燃机的2 ~ 3倍。
  燃料电池以氢和氧为动力,产生干净的水,并且没有一氧化碳、二氧化碳、硫和微粒排放。因此,氢燃料电池汽车是一款真正意义上的零排放、零污染的汽车,氢燃料是完美的汽车能源!
  不同正极材料下动力电池的成本是有一定差异的。总体而言,材料成本占比较大,人工成本、折旧等制造成本占比较小,而材料成本主要为正负材料、隔膜、电解液及元器件。

 

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