氢燃料电池与锂电池相比多方面的优势

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氢燃料电池与锂电池相比多方面的优势

氢燃料电池与锂电池相比多方面的优势
近年来,我国对于燃料电池产业化的推动,氢燃料电池是未来国家发展能源结构的关键技术,当前,有利于氢燃料电池汽车发展的外部环境正在逐步形成,氢燃料电池领域正在成为行业新的发展方向。下面由电池之都为大家讲解氢燃料电池与锂电池相比多方面的优势:
从技术层面上来讲,锂电池生产技术成熟、产业链完善、可以批量化生产,且生产成本较低,目前正处于规模效应扩大阶段。根据公开资料显示,锂电池造价成本低,商业化运作则较为成熟。相对而言,氢燃料电池制造的难度较大,对于质子交换膜、关键材料催化剂、双极板等技术的要求较高,而这些关键技术,又主要掌握在美国、欧洲、日本等外国手中。
从环保层面来讲,锂电池能量密度为90到140Wh/kg,三元锂电池理论能量密度是300到350Wh/kg,密度较低,且易燃、反应产物有毒、含有多重金属,如果回收不当,就会对环境造成污染。如果锂电池能提升能量密度,优化循环使用寿命,会更具竞争力。
而氢燃料电池作为一种发电的装置,能量密度要高于锂离子电池,目前能达到600Wh/kg,理论上限是1到2万Wh/kg,提升空间较大。并且氢燃料电池可以直接加氢,补给时间较短,续航能力也能够轻松达到500km以上,排出物仅是水,没有污染,在使用寿命结束后,并不会对环境造成污染,符合环保理念。
目前我国动力电池主要是以磷酸铁锂和三元锂电池为主,还有少量的钴酸锂、锰酸锂电池和钛酸锂。据相关资料显示,废旧动力锂电池中含有大量的锰、钴、镍等重金属元素,同时在其电解液中也包含有例如六氟磷酸锂这样的高毒性物质,以及其它容易挥发性有机物,如果得不到妥善处置,不仅会造成资源的浪费,还会对环境造成巨大污染。
从成本角度来看,随着技术的进步和商业化程度的提高,氢燃料电池成本下降的空间较大。而锂电池如果考虑到电网端扩容的成本,其综合配套成本高于燃料电池。锂电池的度电成本为1200元/kWh,电池成本为4.5万元。氢燃料电池成本主要是电池组和高压储氢罐,目前100kw电池组成本为10万元,预测年产50万台后,单位成本将降至2万元。
从时间来看,氢燃料电池加氢只需要3—20分钟;而锂电池充电则是一个缓慢的过程,大概需要30分钟—3个小时。即使特斯拉推出的超级充电站,通常也需要1个小时以上。
从续航里程来看,氢燃料电池可达600km以上,且提升空间大。而锂电池的续航里程为400km左右,续航里程很容易受环境温度的制约,而且会出现锂电池老化的现象。
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汽车动力锂电池的组成及结构设计介绍
受益于国内政策对新能源汽车和动力锂电池行业发展的大力扶持,动力电池出货量快速增长。随着电动汽车的不断推广,我们应该对其动力系统的组成有一定的了解,下面由电池之都为大家讲解汽车动力电池的组成及结构及设计:
1)动力电池模块
这个不用多说,如果把电池PACK比作一个人体,那么模块就是心脏”,负责储存和释放能量,为汽车提供动力。
2)结构系统
结构系统主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成,可以看作是电池PACK的骨骼”,起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护(防水防尘)的作用。
3)电气系统
电气系统主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的大动脉血管”,将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中,低压线束则可以看作电池PACK的神经网络”,实时传输检测信号和控制信号。
4)热管理系统
热管理系统主要有4类:风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例,热管理系统主要由冷却板,冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。
有的人会问,为什么电池需要热管理系统?其实很简单,因为电池充放电的过程实际上就是化学反应的过程,化学反应会释放大量的热量,需要将热量带走,让电池处于一个合理的工作温度范围内,以提高电池的寿命和可靠性。
5)BMS
BMS:Batterymanagementsystem电池管理系统,可以看作是电池的大脑”。主要由CMU和BMU组成。
CMU:CellmonitorUnit单体监控单元,负责测量电池的电压、电流和温度等参数,同时还有均衡等功能。(上图的模组图片右端的绿色电路板即CMU)。当CMU测量到这些数据后,将数据通过前面讲到的电池神经网络”传送给BMU。
BMU:BatterymanagementUnit电池管理单元。
负责评估CMU传送的数据,如果数据异常,则对电池进行保护,发出降低电流的要求,或者切断充放电通路,以避免电池超出许可的使用条件,同时还对电池的电量、温度进行管理。根据先前设计的控制策略,判断需要警示的参数和状态,并且将警示发给整车控制器,最终传达给驾驶人员。
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传统使用在列车上的镍铬电池的优点与缺点
镍铬电池是最早运用到列车上的续电池,在当时的技术条件下镍铬电池是主要的蓄能电池,作为传统的列车上使用的镍镉电池。下面由电池之都为大家讲解传统使用在列车上的镍铬电池的优点与缺点:
镍镉电池优点:
1.安全性高,可过充过放电。
2.高低温性能佳。使用温度范围在-20℃~60℃,在此范围内可进行放电。
3.价格实惠。循环次数大概在500次左右。
镍镉电池缺点:
1.能量密度低。
2.镍镉属于重金属,污染环境。
3.镍镉电池的记忆效应(memory effect),重复经过几次维持在低容量的放充后,如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用。
4.电池需定期维护,如加电解液等。
5.自放电率偏大,镍镉电池为15~30%(月)。
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