動力電池及能量管理技術(shù)項目一電動汽車動力電池基礎(chǔ)認知PART011.了解動力電池的基本概念。2.了解動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀。3.掌握動力電池的發(fā)展趨勢。任務(wù)目標一、動力電池發(fā)展歷史（一）第一代動力電池第一代動力電池是鉛酸蓄電池，而且主要是閥控式鉛酸蓄電池。其優(yōu)點是大電流放電性能良好，價格低廉，資源豐富，電池回收率高，在電動自行車、電動摩托車上廣泛應(yīng)用。缺點是比能量低，主要原材料鉛有污染。新開發(fā)的雙極耳卷繞式閥控密封鉛酸蓄電池已經(jīng)通過混合動力汽車試用，其能量密度比平板涂膏式鉛酸蓄電池有明顯提高。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）第二代動力電池第二代動力電池是堿性電池，如鎳鎘電池、鎳氫電池。鎳鎘電池由于鎘的污染，歐盟各國已禁止用于動力電池；鎳氫電池的價格明顯高于鉛酸蓄電池，目前是混合動力汽車的主要動力電池。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（三）第三代動力電池第三代動力電池是鋰離子電池和聚合物鋰離子電池，其能量密度高于閥控式鉛酸蓄電池和鎳氫電池，比能量達到200W·h/g（IB），單體電池電壓高（3.6V），其安全問題解決以后將是最具競爭力的動力電池。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（四）第四代動力電池第四代動力電池是燃料電池，如質(zhì)子交換膜燃料電池和直接甲醇燃料電池，其特點是無污染，放電產(chǎn)物為H2O，是真正的電化學發(fā)電裝置。燃料電池以H2或甲醇作為燃料，O2作為氧化劑，可直接轉(zhuǎn)化為電能作為車載動力。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史二、動力電池發(fā)展現(xiàn)狀（一）目前新能源汽車上使用動力電池的類型任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史鉛酸電池比較適合低速、低成本的電動車輛，我國絕大多數(shù)電動自行車的電池都采用鉛酸電池，而且鉛酸電池在低速短途電動汽車領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。鎳氫電池和鋰離子電池屬于新型動力電池，日本走在鎳氫動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前列。鋰離子動力電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，因而成為當前電動汽車用動力電池技術(shù)研究開發(fā)的主要方向。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）我國動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀第一，技術(shù)方面，我國已經(jīng)基本掌握車用動力電池的關(guān)鍵技術(shù)。第二，產(chǎn)品方面，磷酸鐵鋰電池已經(jīng)趨于成熟。第三，我國已基本建立了比較完善的產(chǎn)業(yè)體系，在關(guān)鍵材料、單體電池、電池系統(tǒng)和電池裝備、檢測儀器等方面均具備一定生產(chǎn)能力。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史三、動力電池發(fā)展趨勢任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（一）未來汽車發(fā)展主流能源——鋰離子電池鋰離子動力電池具有高能量密度的關(guān)鍵在于材料，三元材料將成為主流的正極材料體系，石墨與軟碳、硬碳等具備不同特性的負極材料混合應(yīng)用也將成為負極材料的主流體系。另外，石墨烯在我國已經(jīng)開始進入中期試驗階段，量產(chǎn)后會大幅度提高電池的能量密度水平及壽命。從安全性角度考慮，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于其他種類電池;從正極材料來講，磷酸鐵鋰材料不僅是研究關(guān)注的重點，也是產(chǎn)業(yè)化的重點；此外從負極材料來講，石墨類的材料現(xiàn)在已經(jīng)是很成熟的產(chǎn)品，未來則以硅碳作為研發(fā)重點。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）未來汽車最理想的能源——燃料電池燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，不是通常所說的“電池”，其能量的來源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生，而且能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、壽命長、運行平穩(wěn)，被業(yè)界公認為未來汽車的最佳能源。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史（三）充滿活力的新型動力電池技術(shù)——物理電池物理電池是依靠物理變化來提供、儲存電能的電池統(tǒng)稱,如“瞬間充滿電的超級電容”“比功率達5000～10000W/kg的飛輪電池”等都屬于物理電池家族的成員。1.超級電容超級電容是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的電源元件，功率密度高達300～500W/kg，是普通電池的5～10倍。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史超級電容有三大明顯優(yōu)勢：（1）反復(fù)充、放電次數(shù)達十萬次，壽命上要比化學電池高出很多。（2）超級電容在充、放電時的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿足車輛更加寬泛的電力需求。（3）工作環(huán)境適應(yīng)能力更佳，通常室外溫度在-40~65℃時，超級電容都能穩(wěn)定正常工作。任務(wù)1電動汽車動力電池發(fā)展史2.飛輪電池飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池，它利用類似飛輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生能量的原理實現(xiàn)充、放電。大名鼎鼎的保時捷911GT3混合動力賽車及保時捷918Spyder均在兩前輪處安裝有飛輪電池，飛輪技術(shù)將制動所收集的動能轉(zhuǎn)化為電能，并將能量儲存于一個飛輪中。在加速過程，該能量將轉(zhuǎn)移至前輪，在提高加速性能的同時減少內(nèi)燃機的燃油消耗。由