殊不知,一块简单的电芯需要受到多达6个维度的因素的制约:循环寿命、功率密度、能量密度、工作温度区间、安全、成本。6个维度的表现,就像是游戏里的“技能树”,我们手中只有有限的技能点,不能让所有维度的表现都全优。A、电池能量密度太低(续航差)B、电池安全性不佳(总是烧)C、充电时间过长(碍事)D、电池价格过高(车价高)四座大山立在电动汽车消费者面前,如果跨不过去,就永远无法完全替代使用汽柴油燃料的内燃机汽车,即使我们有再大的愿景和决心。
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锂电有这么多优点为什么车上启动电源还都是铅酸电池居多?
首先价格因素,铅酸电池有比较悠久的发展历史,市场保有量大,有规模化生产带来的价格优势。锂电近10年才得到快速发展,任何新生事物,开始因量少、产量低,因而制造成本高。近几年,国家大力发展新能源车,使得锂电市场突飞猛进,规模化的制造也降低了锂电制造成本。锂电价格的走低趋势要远高于铅酸电池,造就锂电性价比已经高于铅酸电池。
第二质量因素,早期材料缺陷、工艺不完善产生大量劣质电池,电芯质量缺陷导致安全事故频繁,削弱了使用者信心。经过多年发展,材料和工艺设备改进,电芯质量有了极大的提高,涌现出大批电池质量优企业。采用名优锂电企业生产的电芯,质量有保障。
第三技术因素,没有保护板(BMS)的锂电使用起来很危险,以前是没有BMS的,能承受1500A启动电流,是个比较高技术门槛,有一个艰难的积累过程。要满足一大堆国际、国内汽车电器规范,有近千项试验要做;需要几十万公里的路程的验证;至少需要二个春夏秋冬的历练,高热高湿高寒的验证。经过这一系列的测试验证后产品方能正式投入市场。
迄今苏州妙益锂电池取代铅酸价格、质量、技术三个壁垒都已扫除,2020将成为锂电取代铅酸的元年。
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我们现在能听着真无线耳机、用着刷着智能手机、吃着电动车送来的外卖宅家度日,还得感谢三位2019年诺贝尔化学奖得主——迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆(Michael Stanley Whittingham)、约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)、吉野彰(Akira Yoshino)。
迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆(Michael Stanley Whittingham)从石油危机(20世纪70年***始投入电池科技研发,他指明了“锂嵌入”技术路线,提升了充放电反应的可逆性,提升了安全性,是给我们带来宅家福利的“锂电之父”。约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough),其实从54岁才开始研发电池。古迪纳夫博士是锂电池领域比较大的功臣,三大锂电池正极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂)都是他带领的团队找出来的,其中钴酸锂诞生在1980年,使用石墨为阳极并解决了“锂枝晶”现象。
随着锂离子电池的能量密度足够高,在安全性趋向于稳定之后,戴尔率先在笔记本电脑上使用了锂离子电池。而且在2012年上市的特斯拉Model S,就是用7000多节笔记本锂离子电池驱动的。可以想想是多大的一个工程。不过,锂离子电池生产大国目前并不是美国。早在2004年,中国锂电池行业就已崛起,待至2008年终于形成中/日/韩三分天下的行业大局,这个态势一直维持到现在。
正因为有了成熟的锂离子电池技术与产业,电动汽车在21世纪重新迎来了新生。
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锂离子启动电池参数之电池能量:衡量电池存储能量多少指标,单位:Wh。
计算公式:能量=额定电压×工作电流×工作时间= UIt=额定电压×电池容量;
例如小米手机电池,电池能量7.3Wh= 3.7V×1960mAh/1000
电池能量是衡量电池带动设备做功的重要指标。如果将电池容量理解为蓄水池可蓄水体积,那么电池能量可形象理解为蓄水池从一定高度发出可做的功。
相同电压下,电池容量越大,电池能量也越大,例如生活中给手机换更大容量的电池,目的就是增加电池能量,在工作电压不变情况下,手机的续航能得到提升。那么这种操作是否在电动车也奏效呢?
答案是不一定,因为汽车用的电池续航跟手机的续航所消耗电能用来做功方式不一样,电池重量会随着电池容量增加而增加,车辆自重也会增加,因此存在两个变量,这时候就涉及到电池另外一个重要性能参数——能量密度。
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锂离子启动电池参数之充放电倍率(C):
表示充放电电流大小,数值上等于额定容量的倍数。充放电倍率=充放电电流÷额定容量,用“C”表示。
其他参数:
1、循环寿命:经历一次充放电称为一个周期或一次循环,电池在反复充放电后,容量会逐渐下降,在一定的放电条件下,电池容量降至80%时,电池所经受的循环次数就是循环寿命。
2、自放电:电池在储存过程中,容量会逐渐下降,其减少的容量与电池容量的比例,称为自放电率。用“%/月”表示。自放电率越低,贮存性能越好。
3、内阻:指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。
内阻大,内耗大,加速衰减,限制大倍率充放电;内阻小,寿命和倍率都会更好。
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