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如何延长电动汽车中锂电池的使用寿命?

如何延长电动汽车中锂电池的使用寿命?

来源:
2021/04/20 14:23
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【摘要】:

  燃料的应用

  今天,许多类型的燃料动力电池已被开发用于不同的应用。根据导电离子类型可分为酸性燃料动力电池、碱性燃料动力电池、碳酸盐燃料动力电池和固体氧化物燃料动力电池(SOFC)。酸性燃料电池又可分为质子交换膜燃料电池、直接乙醇燃料电池和磷酸燃料电池。每种燃料电池都有自己的特点,可在低至-40℃至高达1000℃的温度下工作。可根据不同需要选择燃料电池类型。其中,PEMFC是近几十年来最受关注的燃料电池。质子交换膜燃料电池不仅具有燃料电池的一般特性,还具有优异的低温快速启动和运行、无电解液损耗、寿命长、功率系数和比能高、因此被认为是替代内燃机汽车电源的理想方案。

  由于其模块化,广泛的功率范围和多种燃料,燃料动力电池可以用于各种应用,从摩托车电源和移动充电设备到兆瓦发电站。事实上,燃料电池的商业应用已经很火了。数据显示,从2008年到2011年,全球燃料电池作为通信网络设备、物流和机场地面处理备用电源的市场份额增长了214%。到2020年,燃料电池市场预计将达到192亿美元。

  综述了燃料动力电池的研究进展

  图4。燃料动力电池的应用

  具体应用情况如下:

  (1)移动电源

  便携式电力市场销量逐年增加,吸引了众多电力技术的发展。其产品包括笔记本电脑、手机、收音机和其他需要电力的移动设备。为了便于个人携带,便携式电源的基本要求通常要求电源具有比能量高、重量轻、体积小等特点。燃料电池的能量密度通常要高出5到10倍,这使得它们更具竞争力。此外,燃料电池不需要额外充电,这一事实也使它们适用于更长的野外使用寿命。目前,直接甲醇燃料电池(DMFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)分别应用于军用单体电源和移动充电装置。当燃料电池应用于便携式电源时,其成本、稳定性和寿命将是需要解决的技术问题。

  (2)固定电源

  固定电源包括:偏远地区的连续供电和隔离供电。目前,燃料电池占全球每年固定电力市场兆瓦数的70%。与传统铅酸电池相比,燃料电池运行时间更长(大约是铅酸电池能量密度的5倍),体积更小,更适应环境。独立发电站被认为是向难以接入智能电网的偏远地区和紧急地区提供电力的最经济和可靠的方式。燃料电池电站作为一个独立的电站,在我国许多大地灾害的救灾中发挥了重要作用。需要注意的是,固定电站的使用寿命长(超过8万小时)是燃料电池技术在固定电站应用的最大技术挑战。

  (3)交通供电

  交通动力一直是清洁能源技术发展的重要驱动力,因为化石燃料汽车占全球温室气体(CO2)排放的17%,以及烟雾等其他空气污染问题。氢燃料质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是内燃机最好的替代动力,因为:(a)其废气仅为水,没有污染排放;(b)燃料电池效率极高(53%59%),几乎是传统内燃机的两倍效率;(c)低温快速启动,低噪音,运转稳定。许多国家都在推行燃料电池运输计划,日本是最激进的国家。比如,日本计划在2025年前建造1000多个氨站,运营200万辆燃料电池汽车。2015年,丰田汽车公司(Toyota Motor Corporation)开始销售世界首款PEMFC汽车Mirai,标志着燃料电池技术应用于汽车动力的新纪元。

 

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