电动轿车锂离子电池内部构造及其特点主要有哪些?

热度:Loading...   日期:16-10-12, 08:59 AM   来源:陆地方舟集团   
电动轿车锂离子电池内部构造及其特点主要有哪些?
锂是最轻的金属元素,原子量仅6. 49,比重为0.534g/cm3,也是化学性能最活泼的金属元素,早期锂主要用于军事工业,用锂来制取氚,是原子能工业的重要原料。锂的电检性很强,可以作为高电压和高比能量的电池。金属锂暴露在空气中或遇到水时会发生燃烧。目前在市面上电动轿车电池中已不采用金属锂,因为金属锂为负极的电池在充电时,会在晶格中产生枝晶而发生内部短路和不安全,而是采用锂合金或锂的碳化物来制造。在电动轿车锂电池中采用液态电解质时,单体电池要求有高防渗漏性,现代原来的液体有机电解质已经被固体聚合物电解所代替,构成全固态锂聚合物锂离子电池。美国USABC、日本、德国和法国都对电动轿车锂电池的研究和开发十分重视,近年来取得很大的进展。

锂离子电池的工作原理

电动轿车锂离子电池的正极,主要采用LiM12 04 .LiNi02 .LiC002和LiCoo. 98 Mgo. oi Nio. 01 02等锂的化合物制造oLiC002具有容量高、放电电压较平稳、性能稳定、寿命长等优点。但钻(CO)的资源较少,有较大的毒性oLiMr-1204易于合成,价格便宜,但在可逆反应过程中,嵌、脱的锂离子量较小,容量偏低而且衰减较快。一殷认为LiNi02中的Ni取代LiC002中的CO,可以取得较好的效果,而且可以降低成本。电动轿车锂离子电池的负极,不再采用金属锂作为负极,而是采用天然石墨、人造石墨和层状石墨锂碳化物LiC6等碳材料制造。碳材料来源丰富,价格便宜,没有毒性。通过锂离子在碳中分离和结合进行充电和放电。

锂离子电池的构造

电动轿车锂离子电池的单体格电池做成圆柱形或棱柱形,然后将单体电池组合成锂离子电池总成。锂离子电池由正极、负极和固体锂离子导体组成,它们封装在外壳中。

锂离子电池的充、放电特性

充电特性
电动轿车锂离子电池用标准充电电流充电2. 5h,当单体电池电压上限达到4.5 V后,改用恒压充电。在整个充电过程中,电池的温度约升高2℃。这种电动轿车锂离子电池的寿命可以达到1 000次循环。锂离子电池的充电特性见图4 - 13。
放电特性

电动轿车锂离子电池在不同放电倍率下放电,电动轿车电池的容量和能量随放电倍率的增加而降低,在放电倍率下放电时,相当于1/3C放电倍率下放电时的9 5%的负荷特性。在2C放电倍率下放电时,相当于173c放电倍率下放电时的88%的负荷特性。在3C放电倍率下放电时,相当于1/3C放电倍率下放电时的70%的负荷特性,电池的内阻随放电倍率的增加而增加。不同放电倍率下放电特性见图4 - 14。

电动汽车电池

锂离子电池的特点

电动轿车锂离子电池显示出很多优点,电压高达3.6~4V,相当3个镍镉电池串联起来的电压。比能量达到100~120W. h/kg,是镍镉电池的1.5~3倍,比功率高达1500W/kg.循环寿命可达1 000次。充放电效率高,功率输出密度大,没有记忆效应等,其能量达到铜酸电池的三倍以上,具有高安全性(固态)、环保性好等优点。电动轿车锂离子电池主要问题是快速充、放电的性能较差,需要进一步解决对其充放电过程的控制和配备专用的充电器。对于大容量锂离子电池组,还需要解决电池组的可靠性和各个单体电池之间的一致性。钴系锂离子电池在过充电状态时会引起电池爆炸,需要用安全阀以防止电解液受高温汽化后产生的压力升高,并装自动温度调控装置,进行过充、放电的保护。

锂的制取较困难,管理和使用较复杂,要求有严格的安全措施,需要配备电子保护电路、电动汽车电管理系统和热管理系统等,使得其附属装置更复杂,也增加了电动轿车电池组的造价,价格高于同等容量的镍镉电池或镍氢电池。

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