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新华鹏激光带你了解四大动力电池技术发展优劣势

新华鹏激光带你了解四大动力电池技术发展优劣势

分类:
行业资讯
作者:
新华鹏激光
2021-06-23

动力电池因规格,材料,设计技术不同而出现不同特性的电池产品,当前国内主要四大动力电池分别是锂离子电池,氢燃 料电池,超级电容及铝空气电池,而己经得到广泛应用的,己经市场化的有锂离子电池,超级电容与氢燃料电池,而铝空 气电池则还在处于实验阶段,四大动力电池由于材料不一样,获得电能量的方式也不尽相同,像锂电池与超级电容需要外 部充电来获得能量,而氢燃料电池则需要外部加氢气,而铝空气电池更是需要外部补充铝板与电解液,下边新华鹏激光带 你了解它们之间有各有什么特点。
新华鹏激光带你了解四大动力电池技术发展优劣势
一、氢燃料电池特性
1、良好的环境相容性
氢燃料电池提供的是高效洁净能源,其排放的水不仅量少,而且非常干净,因而不存在水污染问题。同时由于燃料电池不 像发动机那样需要将热能转换为机械能,而是直接把化学能转化为电能和热能,能量转换效率高,噪音小。
2、良好的操作性能
氢燃料电池发电,不需要复杂庞大的配置设备,电池堆可以模块化组装。例如,一个 4.5MW 的发电装置可以 有 460 个 电池组件组成,其发电厂占地面积比火力发电厂小得多。氢燃料电池适合作为分散发电装置。另外与火力、水力和核能发 电相比,氢燃料电池电厂的建设周期短,扩建容易,可以完全根据实际需要分期建设。同时氢燃料电池的运行质量高,应 对负载的快速变动(如高峰负载)特性优良,在数秒内就可以从低功率变换到额定功率。
3、高效的输出性能
氢燃料电池工作时将燃料储存的能量转化为电和热,转换电能的效率在 40%以上,而汽轮机只有 1/3 可以转化为电。
4、灵活的结构特性
氢燃料电池组装非常灵活,功率大小容易调配,与传统发动机相比,由于氢燃料电池良好的模块性可以在不增加基础设施 投资的基础上,通过增减单电池的片数即可轻松实现输出功率和电压的调整,所以建设起来也很容易,而且比较容易实现 对电网的调控。燃料电池的这一特点提高了系统稳定性。
5、氢的来源广泛
氢作为二次能源,可通过多种方式获得,如煤制氢、天然气重整制氢、电解水制氢等等。在化石能源被耗尽时,氢将成为 世界上的主要燃料及能量。而采用太阳能电解水制氢,过程中没有碳排放,可以认为氢是终极能源。
6、存在的瓶颈
从现阶段发展来看,氢燃料电池的普及遇到一定的瓶颈,如电池本身成本较高,基础设施尚未普及等。

新华鹏动力电池技术
↑锂离子动力电池焊接机
二、锂离子电池特性
1、电压平台
锂离子电池由于采用的正负极材料不同,其单体电池的工作电压范围为3.7~4V,其中应用规模较大的磷酸铁锂单体电池工 作电压为 3.2V,是镍氢电池的 3 倍、铅酸电池的 2 倍。
2、比能量大
当前乘用车锂离子动力电池的能量密度接近 200Wh/kg,预计 2020 年达到300Wh/kg。
3、电池寿命短
由于电化学材料特性的制约,锂离子电池的循环次数没有取得突破,以磷酸铁锂为例,单体电池循环次数可以达到 2000 次以上,成组后仅为 1000 次以上。无法满足公交运行 8 年期限的要求。
4、对环境影响较大
锂离子电池采用轻金属锂,尽管不含汞、铅等有害重金属,被认为是绿色电池,对环境污染较小。但实际上由于其正负极 材料、电解液包含镍、锰等金属物,美国已经将锂离子电池归类为一种包含易燃、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害 性的电池,是目前各类电池中包含毒性物质最多的电池,并且因为其回收再利用的工艺较为复杂导致成本较高,因此目前 的回收再利用率不高,废弃的电池对环境影响较大。
5、成本依然较高
锂离子电池初期购置成本高,以目前公交车用动力电池主流产品磷酸铁锂电池为例,价格大约在 2500 元/kWh,随着电动 汽车的普及,有望在 2020 年降低到 1000 元/kWh以下。由于单体电池成组后循环次数的制约,公交车通常在 3 年左右 即需要更换电池,运营单位成本压力较大。
6、对电网影响较大
首先大规模应用纯电动汽车,由于充电需求较大,充电设备对电网的谐波干扰将会凸显,影响电网的供电质量;其次,在 快充时,由于是大倍率充电,因此充电功率较高(乘用车在 50kW、客车在 150~250kW 左右),对电网的负荷冲击较大。
因此,基于目前锂离子电池的技术水平来看,其电动汽车方面的应用主要在行驶里程小于 200km 的短途纯电动汽车中。
三、超级电容器特性
1、极高的充放电倍率
超级电容具备较高的功率密度,可在短时间内放出几百到几千安培的电流,充电速度快,可在几十秒到几分钟内完成充电 过程。超级电容公交车和有轨电车就是利用此特性在短时间内完成充电,驱动车辆前进。
2、循环寿命长
超级电容的充放电过程损耗极小,因此在理论上其循环寿命为无穷,实际可达 100000 次以上,比电池高 10-100 倍。
3、低温性能较好
超级电容充放电过程中发生的电荷转移大部分都在电极活性物质表面进行,所以容量随温度衰减非常小,而通常锂离子电 池在低温下容量衰减幅度甚至高达70%。
4、能量密度太低
超级电容应用的瓶颈之一就是能量密度太低,仅为锂离子电池的 1/20 左右,约10Wh/kg。因此不能作为电动汽车主电源 ,大多作为辅助电源,主要用于快速启动装置和制动能量回收装置。
四、铝空气电池特性
1、材料成本低、能量密度高
铝空气电池的负极活性材料是含量丰富的金属铝,价格便宜,环保,正极活性物质是空气中的氧气,正极容量可视无限大 。因此铝空气电池具有质量轻,体积小,使用寿命长的优势。
2、关键技术未取得突破,尚未走出实验室
空气电极极化和氢氧化铝沉降等问题是影响金属空气电池走向市场化的重要障碍,铝空气电池性能的提高遇到很大的瓶颈 。目前尚处于实验室阶段,距离商业化推广还有一段不小的距离。
锂离子动力电池制造的难点:
由于动力电池大体是方形铝壳电池,其规格尺寸并没有一个行业标准,市场存在诸多类型的产品,在生产质量保障,维护,应用方面存比较大的问题,而厂家为了提供生产效益,也往往需要定制众多生产设备,比如:激光焊接设备,激光焊接装配线等,其中焊接中比较大的问题就是盖板密封焊接,是动力电池焊接中出现问题频率较高的技术之一,需要拥有丰富的激光焊接经验以成熟稳定的焊接系统才能确保其焊接成功,新华鹏激光对于动力电池之间的工艺特性,优劣点均有着独特的见解,特别是在激光焊接工艺应用于动力电池制造拥有丰富的经验,想要做好动力电池用户 不妨前往新华鹏激光厂家现场考察,共同解决动务电池焊接制造中存在的难点。

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