浅谈混合电动汽车用锂离子动力电池

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1、浅谈混合电动汽车用锂离了动力电池一、混合电动汽车与锂离子电池中国是一个经济止在高速发展的发展中国家，汽车已成为城市的主要污染源，也是每年要花费大量外汇进口石油的原因。油电混合式电动车(HEV)和电油混合式电动车(PHEV)是目前国际上发展最快的两类电动车。HEV完全靠加油站添加燃料，不需要外部充电，这种车辆排放的污染气体不到通常汽车的30%,油耗通常可降低25-50%,丰田年销售几十万量的Prius等已在市场上获得了成功。PHEV电池的容量较大，可以完全依靠电力行驶一定的里程，也有人称之为插电式混合电动汽车，一般PHEV-次充满电可行驶20-80Km,短途行驶则完全依靠电力运行，当需耍长

2、距离行驶时，汕箱中有汕，切换到HEV模式运行，这种车辆可以更大幅度地减少汽油的用量，对于家用小轿车，美国有人预测其节油可达90%。PIIEV的另一个好处是可充分利用夜间的低谷电以实现电网电力的充分利用，受到屯网公司的欢迎。HEV和PHEV的行驶距离和加油方式均和通常汽油车没有区别，易于为消费者接受，不仅在美国受到热捧，近期也有报道德国有超过30%的人表示愿意购买混合动力汽车。电池是混合电动汽车的核心部件，在可预见的将来，鎳氮电池和锂离子电池是混合电动动汽车的主要电池。锂离子电池是口前世界最新一代的充电电池，它的负极是碳素材料，正极是含锂的过渡金屈化合物LiCoO,丄iMnQ丄iFcPOj

3、等，电解质是锂盐的有机溶液或聚合物。充电时，正极中的锂离子脱离LiCo02,LiFePO,.或LiMiO届格，经过电解质输运嵌入电池的碳材料负极，放电时则相反。与其他蓄电池比较，锂离子蓄电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点，已成为手机、笔记木电脑等移动电子设备的基木配备电源。相比于银氢电池，混合电动汽车采用锂离子电池可使得电池组的重量下降40-50%,体积减少20-30%,能源效率也有一定程度的提高。此外，在很长的一段时期内，锂离了电池的成本还可能会大幅度降低，到最后，在混合动力车中它的成本与镰氧屯池相比就相对较

4、低，预期会得到广泛应用。图1显示的是对混合电动汽车领域，锂离子电池和鎳氢电池在未来几年内，随着销量的增加的一个成本预测。由于鎳氢电池使用大量的有色金属，而H其生产制造工艺基本定型，其成本下降的空间很小。而锂离了电池，可以完全不使用较贵金属，如止极采用猛酸锂和磷酸铁锂的电池，其原材料成本下降空间非常大，而冃随着其制造工艺的进一步成熟，制造成本也冇大幅度下降的可能。预计在不久的将来，车用锂离了电池的成木将下降到鎳氢电池的三分之二。图1、锂离子电池成本预测1目前锂离子电池行业正在和即将发生结构上的重人调整，汽车工业耍求锂离了动力电池的寿命比小型电池长两倍以上，成木降50%,单体容量增加10倍以

5、上，生产规模增加几十甚至上千倍。动力电池的产业化正伴随着材料、工艺和装备的重大革新开始起飞，传统的钻基氧化物正极材料正在为成本更低和安全性好的镭基氧化物和磷酸盐材料取代，用于小型电池的电极制备工艺也将会逐渐地被高效、低能耗和污染小的新工艺所取代，大型动力电池的散热和高功率输入/出要求使屯芯结构从卷绕式圆柱走向叠片式方型，相应的材料制备技术、电池制造技术、工艺和装备不断地创新和深入发展。大规模的产业发展对资源和环境也造成了挑战，发展锂离子电池凹收处理技术以实现材料的循环使用也已成为一个紧迫的任务。二、混合电动汽车用锂离子动力电池的电性能理想的混合电动汽车电源对比功率和比能量这两项核心指标都

6、要求达到很高的水平，且能在宽广的工作温度范围内工作，寿命更要求与汽车的使用寿命相当，从表1即可看出HEV轿车耍求其屯池组具有很高的比功率、高比能量和超长寿命。如电池组重量小于40Kg,电芯总重量应小于30Kg,寿命中止时比功率应达1700W/Kg,比能量应达70W/Kg,考虑到功率和容量衰减的因素和宽广的工作温度范围，要求生产出的电池具有更高的比功率和比能量。目前国内的高功率锂离子电池已具有80Wh/Kg的比能量和高于2000W/Kg的比功率，国外已有3000W/Kg高功率锂离子电池用于电动车辆的报道。公开资料显示SAFTAmerica、Yardncy等止在研制比功率高达10000W/K

7、g的锂离了电池。车用锂离了电池的寿命要同事考虑里程寿命和周期寿命，里程寿命测试方法是按照车辆模拟工况做循环寿命测试，依据被测电池组性能达到设定的屮止条件时的循环次数推测电池组的里程寿命。周期寿命主要考虑电池搁置状态下性能会发生自然衰减，与电池温度有密切的关系，一般通过室温和高温搁置的对比测试来预测电池组的周期寿命，汽车工业要求电池具有15年的周期寿命目前对我们仍然是一个很大的挑战。表1显示的是理想的I1EV轿车对电池组的主要的电性能