動力電池系統(tǒng)ppt課件-文庫吧資料
2025-01-20 09:59本頁面
【正文】 超級電容器 圖 410 超級電容器的結(jié)構(gòu) 超級電容器（ Ultracapacitor）是一種介于電解質(zhì)電容器和電化學(xué)蓄電池之間的儲能裝置，其儲能方式與傳統(tǒng)電容器不同。但是和鉛酸電池相比，鎳氫電池價(jià)格較高，而且自放電損耗大，對環(huán)境溫度敏感，還有記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等問題。 鉛酸電池 圖 49 鉛酸電池的反應(yīng)原理 鎳氫電池 ? 鎳氫電池是在鎳鎘電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型綠色電池，其正極主要成分為氫氧化物，負(fù)極主要成分為儲氫合金，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液，隔膜主要有尼龍纖維、聚丙烯纖維和維綸纖維電池隔膜。 其他電池 鉛酸電池 鎳氫電池 超級電容器 燃料電池 鉛酸電池 圖 48 鉛酸電池的結(jié)構(gòu) 鉛酸電池外型各異，但主要構(gòu)成部件相似，主要包括正負(fù)極板、隔板、電解液、電池殼、電池蓋、排氣栓等。 (4)其他 鋰離子電池由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊的工作原理，決定了其原材料豐富、環(huán)保、比容量高、循環(huán)性能和安全性能好等特點(diǎn)，在醫(yī)療行業(yè)（例如，助聽器、心臟起搏器等）、石化行業(yè)（例如，采油動力負(fù)荷調(diào)整）、電力行業(yè)（例如，儲能電源）等均具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，諸如激光瞄準(zhǔn)器、夜視器、飛行員救生電臺電源、船示位標(biāo)電源等現(xiàn)在也普遍采用鋰離子電池。國際上，已經(jīng)進(jìn)入市場銷售的純電動汽車和插電式混合動力電動汽車，如日產(chǎn)公司的 LEAF，美國特斯拉（ Tesla Motors）公司的 Tesla Model S以及通用公司的 VOLT均采用了鋰離子電池系統(tǒng)。在電動汽車開發(fā)方面，鋰離子動力電池已經(jīng)成為主流。環(huán)保的交通工具已經(jīng)進(jìn)入人們的視野。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2022年全球手機(jī)產(chǎn)量超過 20億部，形成了龐大的鋰離子電池應(yīng)用市場 。 鋰離子動力電池的應(yīng)用 (1)在便攜式電器方面的應(yīng)用 (2)在交通行業(yè)的應(yīng)用 (3)在軍事裝備及航空航天事業(yè)中的應(yīng)用 (4)其他 (1)在便攜式電器方面的應(yīng)用 目前移動電話、筆記本電腦、微型攝像機(jī)等需要便攜式電源的用電器已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。漿料細(xì)度太大，電池充放電時(shí)會出現(xiàn)負(fù)極材料膨脹與收縮比較大的變化，可能出現(xiàn)金屬鋰的析出；漿料細(xì)度太小，會導(dǎo)致電池內(nèi)阻過大。如正極和負(fù)極混料、涂布、輥壓、裁片或沖切、組裝、加注電解液的量、封口、化成等諸道工序的質(zhì)量控制，無一不影響電池的性能和安全性。鋰離子電池的制造工藝分為液態(tài)和聚合物鋰離子電池。因此，正負(fù)電極、有機(jī)電解液相互作用的熱穩(wěn)定性是制約鋰離子電池安全性的首要因素。鋰離子電池在一些濫用狀態(tài)下，如高溫、過充、針刺穿透以及擠壓等情況下，會導(dǎo)致電極和有機(jī)電解液之間的強(qiáng)烈作用，如有機(jī)電解液的劇烈氧化、還原或正極分解產(chǎn)生的氧氣進(jìn)一步與有機(jī)電解液反應(yīng)等。在環(huán)境溫度 20℃ 情況下，將電池充滿電，分別在 20℃ ， 0℃ ， 20℃ 進(jìn)行不同放電電流下的放電試驗(yàn)，100A（ ）放電過程的曲線如圖 47所示。 表 42 不同溫度電池充電參數(shù) ③ 充電溫度對充電特性的影響 ④ 放電特性影響因素。 圖 46 鋰離子電池 20℃ 、 ② 放電深度對充電特性的影響 在不同環(huán)境溫度下對鋰離子電池進(jìn)行充電，以某額定容量 200A試驗(yàn)參數(shù)見表 41，充電曲線如圖 46所示。在圖 46中，曲線從左到右放電容量依次增加。 圖 45 鋰離子電池充電曲線 ① 充電電流對充電特性的影響 在恒溫環(huán)境溫度 20℃ 下，對額定容量 100鋰離子電池在不同 SOC、以 。 以額定容量 100A第 1階段為恒流限壓，第 2階段為恒壓限流。 ④ 放電特性影響因素。在不同環(huán)境溫度下對鋰離子電池進(jìn)行充電，以某額定容量 200A在圖 46中，曲線從左到右放電容量依次增加。在恒溫環(huán)境溫度 20℃ 下，對額定容量 100鋰離子電池在不同 SOC、以 。h某鋰離子電池為例，在 SOC=40%、恒溫 20℃ 的情況下，采用不同充電率充電，充電曲線如圖 45所示。 鋰離子動力電池的性能 (1)充放電特性 (2)安全性 (1)充放電特性 ① 充電電流對充電特性的影響。另外，界面膜的形成使得部分石墨粒子和整個(gè)電極發(fā)生隔離而失去活性，也會造成容量的損失。造成不可逆自放電的原因主要有：鋰離子的損失（形成不可溶的 等物質(zhì)），電解液氧化產(chǎn)物堵塞電極微孔，造成內(nèi)阻增大等。這些副反應(yīng)或者消耗了活性物質(zhì)，或者產(chǎn)生不溶物質(zhì)堵塞電極孔隙，或者正極氧損失導(dǎo)致高電壓區(qū)的 JT效應(yīng)，這些都會導(dǎo)致電池容量衰減。電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑，對電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。 (3)電解液的分解 鋰離子電池中常用的電解液主要包括由各種有機(jī)碳酸酯 (如 PC、 EC、 DMC、 DEC等 )的混合物組成的溶劑以及由鋰鹽 (如 、 、 等 )組成的電解質(zhì)。在 電池中， JT效應(yīng)所導(dǎo)致的尖晶石結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變，也是容量衰減的主要原因之一。 (2)正極材料的相變化 一般認(rèn)為，鋰離子的正常脫嵌反應(yīng)總是伴隨著宿主結(jié)構(gòu)摩爾體積的變化，引起結(jié)構(gòu)的膨脹與收縮，導(dǎo)致氧八面體偏離球?qū)ΨQ性并成為變形的八面體構(gòu)型。 Mn的溶解沉積造成正極活性物質(zhì)減少；溶解的 Mn游離到負(fù)極時(shí)會造成負(fù)極 SEI（ Solid Electrolyte Interface, SEI）膜的不穩(wěn)定，被破壞的 SEI膜再形成時(shí)會消耗鋰離子，造成鋰離子的減少。 (5)無記憶效應(yīng) 無記憶效應(yīng) (6)環(huán)保性高 相對于傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池甚至鎳氫電池廢棄可能造成的環(huán)境污染問題，鋰離子電池中不包含汞、鉛、鎘等有害元素，是真正意義上的綠色電池。 (3)循環(huán)壽命長 目前，鋰離子電池在深度放電情況下，循環(huán)次數(shù)可達(dá) 1000次以上；在低放電深度條件下，循環(huán)次數(shù)可達(dá)上萬次，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他同類電池。 相對于其他類型電池，鋰離子電池具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn) ： (1)工作電壓高 (2)比能量高 (3)循環(huán)壽命長 (4)自放電小 (5)無記憶效應(yīng) (6)環(huán)保性高 (1)工作電壓高 鈷酸鋰鋰離子電池的工作電壓為 ，錳酸鋰鋰離子電池的工作電壓為 ，磷酸鐵鋰鋰離子電池的工作電壓為 ，而鎳氫、鎳鎘電池的工作電壓僅為 。 ⑥ 空氣 (氧氣 )系列電池，如鋅空氣電池、鋁空氣電池等。 ④ 鋰系列電池，如鋰離子電池、鋰聚合物電池和鋰硫電池。 ② 鎳系列電池，如鎳鎘電池、鎳氫電池等。 ④ 儲備電池，儲備電池儲存時(shí)電極板不直接接觸電解液，直到電池使用時(shí)，才加入電解液，如鎂－氯化銀電池，又稱海水激活電池。 ② 二次電池，即可充電電池，如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。 ④ 有機(jī)電解液電池：主要以有機(jī)溶液為介質(zhì)的電池，如鋰離子電池等。
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