何為硅芯蓄電池？何為鎳氫電池
來源：未知
2019-04-13 10:57
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應(yīng)用都有發(fā)明專利和獨特生產(chǎn)工藝研制的非液非膠電解質(zhì)，特殊板柵結(jié)構(gòu)及材料配方制成的高能環(huán)保型免維護(hù)全密封電池。
電解質(zhì)是膠狀，所謂膠體電解質(zhì)，是用凝膠劑和硫酸溶液等按比例經(jīng)特殊工藝配制而成，是一種乳白色的凝膠體。
膠體電解質(zhì)比較科學(xué)，不易造成極板硫化，外殼破裂不會漏液。內(nèi)阻低、自放電率低，每月自放電小于3%，有良好的容量恢復(fù)性能。
放電至接近OV后，將正負(fù)極短接24h，然后重新充電至終止電壓，再重復(fù)放電、短接放電5次，放電終止電壓到10.5V，之后，電池容量仍然大于額定容量的90%。
正常情況下，壽命可達(dá)500次。膠體電池單體電壓比例近代密封式低0.5～1V，適用溫度為10℃~40℃，比較耐低溫。
目前常用的（適用的）鎳氫電池為金屬氫化物做貯氫材料的電池。此種電池能質(zhì)比高，為鉛酸電池的1倍以上，對充電無過高要求，電量用盡或沒有用盡，都可以充電；電量用盡以后不及時充電，對電池壽命沒有影響；重量相對輕和體積小，電池有效容量大，可以提供較多的電能，相對續(xù)駛能力高，壽命長。
鎳鋅電池的負(fù)極材料采用金屬鋅，比鎳氫電池中的負(fù)極材料金屬氫化物容易獲得且價格便宜它的前景不亞于鎳氫電池，而且壽命應(yīng)當(dāng)比金屬氫化物長，在性能上，它可以完全放電，它的額定容量就是電池的實際容量，可以將電量放盡。
能源瓶頸和環(huán)境污染已成為全球性問題，交通污染已成為中國城市PM2.5等顆粒污染物的來源之一，霧霾天氣頻頻發(fā)生，控車治霾的思路被廣泛提及。相比限購、限行等限制性行政政策而言，大力推廣和發(fā)展低排放的新能源汽車，包括純電動汽車(EV)、插電式混合動力汽車(PHEV)、燃料電池汽車等，是有效治理污染的重要途徑之一，這一觀點已成為國際共識。
發(fā)達(dá)國家如美國、日本等紛紛制定了國家計劃來推進(jìn)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的升級。美國出臺了一系列新能源計劃，將大力發(fā)展電動汽車作為實施新能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。2012年美國啟動電動汽車國家創(chuàng)新計劃《EV Everywhere》，加大對高性能鋰離子電池材料、插電式車輛技術(shù)、輕量化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的支持。日本一直將發(fā)展清潔能源、可再生能源作為國家戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，國家政策對新能源汽車發(fā)展始終給予大力支持，計劃到2020年普及以電動汽車為主體的下一代汽車。目前日本混合動力電動汽車全球銷量第1，其產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)純電驅(qū)動電動汽車的進(jìn)程也是全球最快的。
近年來，我國政府采取了一系列措施推廣新能源汽車，一方面中央和地方政府相繼出臺了各種新能源汽車補(bǔ)貼政策鼓勵消費者購買電動汽車;另一方面通過制定未來我國汽車燃耗目標(biāo)倒逼整車企業(yè)發(fā)展電動汽車，如圖1所示。 除了政策指導(dǎo)，我國政府還利用各種機(jī)會積極推廣新能源汽車的使用。繼奧運(yùn)會和世博會2大盛會之后，近年舉辦的全國兩會、中博會、達(dá)沃斯論壇、博鰲論壇等都有新能源汽車示范運(yùn)行。國內(nèi)車企也紛紛涉足新能源汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、示范運(yùn)行及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。比亞迪股份有限公司、奇瑞汽車有限公司、東風(fēng)汽車公司、長安汽車股份有限公司、上海汽車集團(tuán)股份有限公司、中國第一汽車集團(tuán)公司、宇通集團(tuán)、中通客車控股股份有限公司(簡稱“中通客車”)和重慶恒通客車有限公司等目前已經(jīng)成功研發(fā)多款轎車及客車等。
圖1 未來中國汽車平均能耗目標(biāo)
在政府一系列利好政策的引導(dǎo)下，我國新能源汽車研發(fā)呈現(xiàn)較好的發(fā)展局面，各汽車廠商也積極推廣新能源汽車，并取得了較好成績。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，2015年1—7月，新能源汽車生產(chǎn)95 530輛，銷售89 549輛，同比分別增長2.5倍和2.6倍。7月，新能源汽車銷售更是取得了同比增長3.3倍的佳績。新能源電動汽車市場在不斷升溫，動力電池也進(jìn)入高速發(fā)展期，據(jù)統(tǒng)計，今年上半年動力電池產(chǎn)量達(dá)到2.72GWh，較去年上半年的0.94GWh增長近2倍。
二、 新能源汽車對動力電池的應(yīng)用需求
動力電池是各種電動車輛的能量載體和動力來源，動力電池的性能直接決定了車輛的性能。新能源汽車用動力電池包含：鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池、超級電容、燃料電池等。為了滿足新能源汽車等技術(shù)的應(yīng)用要求，動力電池需要具有高安全性、高能量密度、高功率性能、優(yōu)異的循環(huán)壽命、工作溫度范圍廣和低成本等特性。新能源汽車包含混合電動汽車 (HEV) 、燃料電池混合電動汽車 (FC-HEV)、插電式混合電動汽車 (PHEV)和純電動汽車 (EV)等。不同類型的電動汽車對動力蓄電池的要求不同，概述如表1所示。
表1 不同電動汽車對動力電池的要求
從表1中可以看出，鋰離子電池的性能幾乎可以滿足所有類型電動汽車需要，鋰離子電池是當(dāng)前所有可充電電池中綜合性能最優(yōu)的一種電池，也是目前最佳的能應(yīng)用于插電式混合動力汽車和純電動汽車的電池。
鋰離子電池負(fù)極材料包含碳負(fù)極材料、鈦氧化物、錫與碳的復(fù)合物、硅的復(fù)合物等。目前商業(yè)化的鋰離子電池的負(fù)極材料主要采用碳負(fù)極材料。碳負(fù)極材料電池有著比能量高、功率性能好等優(yōu)勢，但是碳電極與金屬鋰的電位接近，當(dāng)電池過充電時容易在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶，鋰枝晶會刺穿隔膜引起短路等安全隱患問題。同時，碳負(fù)極電池在首次化成時電極表面還原形成表面膜(SEI膜)，SEI膜的形成和修復(fù)過程會消耗電解液，造成不可逆容量加大，電池衰減加劇而影響電池使用壽命。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位約1.5V，不會形成鋰枝晶，在充放電過程中體積應(yīng)變小于 1%，并且納米化的鈦酸鋰電池具有大電流充放電能力，能夠數(shù)分鐘完成充電，即便是在低溫環(huán)境條件下快速充電也難以析出鋰枝晶，所以鈦酸鋰電池具有循環(huán)壽命長和安全性能優(yōu)異的特點，可以保障快速充電應(yīng)用領(lǐng)域電池的耐久性和安全性。因此，以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池在電動汽車要求高安全性、高穩(wěn)定性和長壽命周期的應(yīng)用領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。
三、 鈦酸鋰動力電池的產(chǎn)業(yè)化
2008年東芝報道了4.2Ah SCiB超級鋰電池(Super Charge ion Battery)高功率鈦酸鋰鋰離子動力電池，標(biāo)稱電壓為2.4V，能量密度約為67.2Wh/kg(131.6Wh/L)。由10個單元串聯(lián)組成的標(biāo)準(zhǔn)模塊能量密度約為50.4 Wh/kg(74.7 Wh/L)。在快速充放電條件下〔25℃，10C(42A)充電，15A放電〕，充放電循環(huán)3 000次，容量衰減不到10%。以50A的大電流進(jìn)行快充，電池單元及標(biāo)準(zhǔn)模塊均可在5min充滿90%以上的容量。電池還具有良好的低溫放電性能，在-30℃仍可放出80%以上的容量。
