O componente central de um veículo de nova energia é a bateria de energia do veículo, que é a fonte de energia do veículo de nova energia, que determina diretamente a autonomia do veículo.
As baterias ternárias e as baterias de fosfato de ferro e lítio são as aplicações dominantes no campo de carros de passeio e veículos comerciais. Atualmente, as baterias de automóveis de passageiros são dominadas por baterias ternárias e as baterias de veículos comerciais são dominadas por baterias de fosfato de ferro e lítio.
Classificação de baterias de energia nova
1. Bateria de chumbo-ácido
Como uma tecnologia relativamente madura, as baterias de chumbo-ácido ainda são a única bateria para veículos elétricos que podem ser produzidas em massa devido ao seu baixo custo e capacidade de descarga de alta taxa. Durante as Olimpíadas de Pequim, havia 20 veículos elétricos usando baterias de chumbo-ácido para fornecer serviços de transporte para as Olimpíadas.
No entanto, a energia específica, a potência específica e a densidade de energia das baterias de chumbo-ácido são muito baixas e os veículos elétricos que as utilizam como fonte de energia não podem ter uma boa velocidade e autonomia de cruzeiro.
2. Baterias NiCd e NiMH
Embora seu desempenho seja superior ao das baterias de chumbo-ácido, contém metais pesados, que poluirão o meio ambiente depois de usados e abandonados.
A bateria de energia Ni-MH acaba de entrar no estágio maduro, e é o único sistema de bateria que foi realmente verificado, comercializado e dimensionado no atual veículo elétrico híbrido. O representante disso é o Prius da Toyota. Atualmente, os principais fabricantes mundiais de baterias automotivas incluem principalmente as japonesas PEVE e Sanyo. A PEVE ocupa 85% da participação no mercado global de baterias de níquel-hidreto metálico para veículos híbridos. Atualmente, os principais veículos híbridos comercializados, como o Prius, Alphard e EsTIma, da Toyota, Civic, Insight, etc, da Honda, todos utilizam a bateria de níquel-hidreto metálico da PEVE. No meu país, Changan Jiexun, Chery A5, FAW Bestune, GM Grand Hyatt e outros sedãs da marca já estão em operação de demonstração. Eles também usam baterias de níquel-hidrogênio, mas as baterias são compradas principalmente do exterior, e as baterias de níquel-hidrogênio domésticas são usadas em automóveis. Ainda na fase de correspondência de P&D.
3. Bateria de lítio
Baterias de chumbo-ácido tradicionais, baterias de níquel-cádmio e baterias de níquel-hidreto metálico são relativamente maduras em tecnologia, mas há grandes problemas quando são usadas como baterias de energia em automóveis. Atualmente, cada vez mais fabricantes de automóveis optam por usar baterias de lítio como baterias de energia para veículos de nova energia.
Porque as baterias de energia de íons de lítio têm as seguintes vantagens:
Alta tensão de trabalho (três vezes maior do que as baterias de níquel-cádmio); alta energia específica (até 165WH/kg, três vezes superior às baterias de níquel-hidrogênio);
pequeno volume;
luz em massa;
Longa vida útil do ciclo;
Baixa taxa de auto-descarga;
nenhum efeito de memória;
Sem poluição, etc.
Os atuais gargalos que dificultam o desenvolvimento de baterias de íon-lítio de energia são: desempenho de segurança e o sistema de gerenciamento de baterias de energia automotiva.
Em termos de desempenho de segurança, devido às razões de alta densidade de energia, alta temperatura de trabalho e ambiente de trabalho hostil das baterias de íon de lítio, juntamente com o conceito de segurança orientado para as pessoas, os usuários apresentaram requisitos muito altos para a segurança das baterias . Em termos do sistema de gerenciamento da bateria de energia do automóvel, uma vez que a tensão de trabalho da bateria de energia do automóvel é de 12V ou 24V, e a tensão de trabalho de uma única bateria de íon de lítio é de 3.7V, a tensão deve ser aumentada conectando vários baterias em série. A carga e a descarga são completamente uniformes, de modo que a única bateria nas várias baterias conectadas em série será desequilibrada na carga e descarga, a bateria será subcarregada e descarregada em excesso, e essa situação levará a uma deterioração acentuada do desempenho da bateria . Como resultado, toda a bateria não pode funcionar normalmente ou até mesmo ser descartada, afetando muito a vida útil e o desempenho confiável da bateria.
4. Bateria de fosfato de ferro-lítio
A bateria de fosfato de ferro de lítio também é um tipo de bateria de lítio, sua energia específica é menos da metade da bateria de óxido de cobalto de lítio, mas sua segurança é alta, o número de ciclos pode chegar a 2000 vezes, a descarga é estável e o preço é barato. Tornou-se uma nova opção para a potência do veículo.
A “bateria de ferro” proposta pela BYD, a indústria acredita que é mais provável que seja uma bateria de lítio-fosfato de ferro.
5. Células de combustível
A célula a combustível é um dispositivo de geração de energia que converte energia química em combustível e oxidante diretamente em energia elétrica.
O combustível e o ar são alimentados separadamente na célula de combustível, e a eletricidade é produzida magicamente. Parece uma bateria do lado de fora com eletrodos e eletrólitos positivos e negativos, mas em essência não pode “armazenar eletricidade”, mas uma “usina de energia”.
As mais promissoras para uso automotivo são as células a combustível de membrana de troca de prótons.
Seu princípio de funcionamento é: o hidrogênio é enviado para o eletrodo negativo, e através da ação de um catalisador (platina), dois elétrons no átomo de hidrogênio são separados, e esses dois elétrons são atraídos pelo eletrodo positivo para gerar corrente através de um circuito externo , e o hidrogênio que perde elétrons Os íons (prótons) podem passar através da membrana de troca de prótons (ou seja, o eletrólito sólido) e se recombinar com átomos de oxigênio e elétrons para formar água no eletrodo positivo. Como o oxigênio pode ser obtido do ar, desde que o hidrogênio seja continuamente fornecido ao eletrodo negativo e a água (vapor) seja retirada com o tempo, a célula de combustível pode fornecer eletricidade continuamente.
Como a célula a combustível converte diretamente a energia química do combustível em energia elétrica, sem passar pelo processo de combustão, ela não é limitada pelo ciclo de Carnot. Atualmente, a eficiência de conversão combustível-eletricidade do sistema de célula a combustível é de 45% a 60%, enquanto a eficiência da geração de energia térmica e nuclear é de cerca de 30% a 40%.
6. Bateria de estado sólido
A bateria de estado sólido também entrou no campo de visão da maioria das pessoas. Na verdade, é o mesmo que a bateria de lítio líquido atual em princípio. A maior diferença é que o eletrólito se torna um estado sólido, e mais íons carregados são reunidos nas vantagens de densidade e estrutura. Em uma extremidade, uma corrente maior pode ser conduzida, de modo que a capacidade da bateria é muito melhorada.
Existem duas características mais notáveis das baterias de estado sólido. Uma delas é a alta densidade de energia. Muitos laboratórios atingiram 300-400Wh/kg, que é 2.5-3 vezes maior que as baterias de lítio tradicionais. Evita o risco de queimadura causado por acidentes como ruptura da bateria ou alta temperatura.
As baterias de estado sólido também apresentam deficiências, ou seja, baixa condutividade geral, grande resistência interna e baixa velocidade de carregamento. Quanto a como o carro americano Fisker pode carregar por 1 minuto e ter um alcance de 800 quilômetros, esse é o seu principal segredo.
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