電動汽車新型高能動力電池-鋰離子電池

動力電池系統是新能源汽車中重要的組成部件,為整車動力驅動的能量載體和能量源,是新能源汽車三大核心技術之一。動力電池的優劣,直接影響到新能源汽車的效能、安全性和可靠性。

何為動力電池?動力電池是指能夠為工具提供動力來源的電源,多指為電動汽車、電動列車、電動腳踏車、電動高爾夫球車等提供動力的蓄電池。蓄電池也被稱為“二次電池”,是因為其在電池放電後可透過充電的方式使活性物質啟用而繼續使用。

動力電池分兩大類,蓄電池和燃料電池。蓄電池適用於純電動汽車和混合動力汽車,其中鋰離子電池因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度範圍寬、貯存壽命長等優點,已成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一。相比於鎳氫電池,混合動力汽車採用鋰離子電池,可使電池組的質量下降40%~50%,體積減小20%~30%,能源效率也有一定的提高。

燃料電池專用於燃料電池電動汽車。

鋰離子電池的結構

鋰離子電池由正極、負極、隔板、電解液和安全閥等組成。

電動汽車新型高能動力電池-鋰離子電池

鋰離子電池結構

1。正極

正極物質在錳酸鋰離子電池中以錳酸鋰為主要原料,在磷酸鐵鋰離子電池中以磷酸鐵鋰為主要原料。在正極活性物質中再加入導電劑、樹脂粘合劑,並塗覆在鋁基體上,呈細薄層分佈。

2。負極

負極活性物質是由碳材料與黏合劑的混合物再加上有機溶劑調和製成糊狀,並塗覆在銅基上,呈薄層狀分佈。

3。隔板

隔板的功能是關閉或阻斷通道的作用。所謂關閉或阻斷功能是電池出現異常溫度上升,阻塞或阻斷作為離子通道的細孔,使蓄電池停止充放電反應。隔板可以有效防止因外路短路等引起的過大電流而使電池產生異常發熱現象。這種現象即使發生一次,電池就不能正常使用。

4。電解液

電解液是以混合溶劑為主體的有機電解液。為了使主要電解質成分的鋰鹽溶解,必須具有高電容率,並且具有與鋰離子相容性好的溶劑,即不阻礙離子移動的低粘度的有機溶液為宜,而且在鋰離子蓄電池的工作溫度範圍內,必須呈液體狀態,凝固點低,沸點高。

電解液對於活性物質具有化學穩定性,必須良好適應充放電過程中發生的劇烈的氧化還原反應。又由於使用單一溶劑很難滿足上述嚴酷條件,因此電解液一般混合不同性質的幾種溶劑使用。

5。安全閥

為了保證鋰離子電池的使用安全性,一般透過對外部電路的控制或者在蓄電池內部設有異常電流切斷的安全裝置。即使這樣,在使用過程中也有可能因其他原因引起蓄電池內壓異常上升,這樣安全閥釋放氣體,以防止蓄電池破裂。安全閥實際上是一次性非修復式的破裂膜,一旦進入工作狀態,保護蓄電池使其停止工作,因此是蓄電池的最後保護手段。

鋰離子電池工作原理

電動汽車新型高能動力電池-鋰離子電池

鋰離子電池工作原理

電池充電時,鋰離子從正極材料的晶格中脫出,透過電解質溶液和隔膜,嵌入到負極中;放電時,鋰離子從負極脫出,透過電解質溶液和隔膜,嵌入到正極材料 晶格中。在整個充放電過程中,鋰離子往返於正負極之間。