汽车动力电池技术及发展方向

NO.010 动力电池的基本构成⚫电池管理系统（BMS）：主体和温度、电压、电流传感器等⚫电池箱：支撑、固定、包围电池组的箱体，包含上盖和下托盘，辅助元器件如连接件、护板、螺栓等⚫辅助元器件：包括如熔断器、继电器、分流器、接插件、紧急开关、烟雾传感器、维修开关、密封条、绝缘材料等⚫电池系统：单体电池串、并联组成的多级单元⚫主/被动散热系统（氟冷/水冷/风冷）电池管理系统组成动力电池基本理论动力电池作为电能直接来源，主要应用于插电式混合动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV）和燃料电池汽车（FCEV)等新能源汽车。要求比能量高、比功率大、寿命长、成本低。基本分类根据电池的基本原理，动力电池可分为化学电池、物理电池、生物电池三类。1)化学电池：利用物质的化学反应储存和（或）释放能量，如铅酸电池、离子电池、燃料电池等；2)物理电池：利用光、热、物理吸附等物理能量储存和（或）释放能量，如超级电容、飞轮电池、太阳能电池等；3)生物电池：利用生物化学反应产生电能，如生物太阳能电池、酶电池、微生物电池。基本原理锂离子动力电池电化学表达式：正极反应：负极反应：电池反应：正极化合物有LiCoO2，LiNiO2，LiMnO4，LiFeO2，LiFePO4等，负极化合物有LixC6，TiS2，WO3，NbS2，V2O5等。车用动力电池种类及特性电动汽车用电池经过多年的发展，已取得了突破性的进展。第一代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池（VRLA），由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前大批量生产和广泛应用的电动汽车用电池，主要用于低端车辆上。第二代是碱性电池，主要有镍镐（Ni-cd）、镍氢（Ni-MH）、钠硫（Na/S） 、锂离子（Li-ion）和锌空气（Zn/Air）等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。目前已经大批量生产和普遍应用。第三代是燃料电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转化效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，但目前还处于研制和小批量试用阶段，一些关键技术还有待突破。超级电容器：利用多孔电极和电解质组成双层电容结构，外加电压时，正负极板分别吸引电解液中的带电离子，建立两个电荷储层，从而实现电能存储。超级电容器结构（