3 电动汽车动力电池的发展前景及展望
3.1铅酸电池
传统的铅酸电池具有价格低廉、技术成熟、可以大批量生产的特点,但同样具有体积大、比功率和比能量低、循环寿命短、污染大的缺点。随着铅蓄电池生产工艺的改进与优化,近些年来开发出了很多新技术,如使用新的铅合金技术可以大幅提高比能量和循环寿命;阀控铅酸电池(VRLA)无需维护、比能量较高、允许高倍率深度放电、可循环使用。此类电池目前仍然广泛应用于电动叉车、旅游观光车、校园巡逻车等。随着技术的进一步改善,铅蓄电池仍然具有广阔的发展前景。
3.2以镍氢电池为代表的碱性电池
与其他种类的碱性电池相比,镍氢电池具有较高的比能量、环境污染较小的特点,因此在电动汽车的动力电池中具有较强的竞争力,但镍氢电池容易产生枝晶,这将对电池造成严重损坏,大大降低了电池的使用寿命。随着这一问题的深入研究,已找到一些解决方法,如使用新的隔膜、在电解液中添加缓蚀剂、采用第三极充电的方法等。目前,已经投放市场的电动汽车采用镍氢电池的汽车厂商有奔驰、丰田等。虽然随着锂离子电池技术的日渐成熟,镍氢电池将逐渐被锂离子电池替代,但在未来很长一段时间,镍氢电池仍然在电动汽车产业中发挥着无可替代的作用。
3.3锂离子电池
在可以批量生产的电池中,锂离子电池的综合性能最好,而且中国拥有丰富的锂矿资源,因此不用担心原材料的供应问题,这也间接的降低了锂电池的生产成本,更有利于锂电池抢占电动汽车动力电池的市场份额。到目前为止,越来越多的电动汽车生产厂商逐渐倾向于用锂离子电池来替代以镍氢电池作为动力源的电动汽车电池。如早期的丰田Prius采用的是镍氢电池,最新一批的此类车型动力电池被锂电池代替。
目前,在锂电池发展过程中最大的挑战是安全问题。因为锂电池比功率较大,容易产生爆炸,相信随着人们对锂电池更进一步的研究会解决这一问题。因此锂电池将成为未来电动汽车主流的动力电池。
4 动力电动汽车的温度管理现状
动力电池的管理系统在动力电池的工作过程中发挥着重要的作用,协调着动力电池各个系统的正常工作,并根据各种反馈信息合理地分配有限的电池能量,是动力的核心。电池管理系统(BMS)通常包括数据采集、剩余容量(SOC)估算、电气控制(充放电控制、均衡充电等)以及热管理系统等。其中,电池的热管理技术( BTMS)在电池管理系统中发挥着不可替代的作用。以锂离子电池为例,锂电池的最佳工作温度范围是:25~40 ℃ ,温度每升高1℃,其使用寿命将降低2个月,因此电池的热管理技术具有调节电池温度分布不均匀,使电池组工作在合适的温度范围内,从而达到提高电池性能和延长电池寿命的作用。
近年来,很多科研人员也纷纷提出了很多电池温度管理的方法。如:朱晖等人提出一种通过调整气流通道间距以及空气导流板与水平面夹角结构;梁波等人提出的往复流冷却方式,使冷却空气流动方向周期性逆转,以降低单向流空气冷却方式时单体电池沿空气流方向的温度梯度;王颖盈等人采用平板微热管阵列,通过增加散热翅片的数量和间距来进行散热管理。虽然科研人员提出了很多电池散热的方法,但电池的热管理技术仍然是动力电池市场化道路上的最大的阻碍,电池的热管理技术也是未来研究方向的重点。
5 小结
显而易见,随着绿色可持续发展观念越来越深入人心,国家节能减排政策的提出,电动汽车将在绿色出行中发挥着越来越重要的作用。但目前电动汽车的动力电池仍然存在价格高、比功率以及比能量低的问题,相信随着电池技术的发展这一问题将会迎刃而解。本文从电动汽车常采用的电池种类进行分析、对比、总结、展望以及电池温度管理系统的发展现状进行介绍,对电动汽车动力电池的选择具有一定的参考指导价值。