锂离子电池作为电动汽车动力电池的特性

来源:钜大LARGE    2017-07-14    点击量: 207
      首先,从电压平台来讲,锂离子电池由于采用的正负极材料不同,其单体电池的工作电压范围为3.7~4V,其中应用规模较大的磷酸铁锂电池工作电压为 3.2V,是镍氢电池的 3 倍、铅酸电池的 2 倍。
      其次,能量密度大,当前乘用车锂离子动力电池的能量密度接近 200Wh/kg,预计 2020 年达到300Wh/kg。
      从电池的寿命来看,由于电化学材料特性的制约,锂离子电池的循环次数没有取得突破,以磷酸铁锂为例,单体电池循环次数可以达到 2000 次以上,成组后仅为 1000 次以上。无法满足公交运行 8 年期限的要求。
      我们再从对环境的影响上来看,锂离子电池采用轻金属锂,尽管不含汞、铅等有害重金属,被认为是绿色电池,对环境污染较小。但实际上由于其正负极材料、电解液包含镍、锰等金属物,美国已经将锂离子电池归类为一种包含易燃、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池,是目前各类电池中包含毒性物质最多的电池,并且因为其回收再利用的工艺较为复杂导致成本较高,因此目前的回收再利用率不高,废弃的电池对环境影响较大。
      再者,从锂电池的成本来看,锂离子电池初期购置成本高,以目前公交车用动力电池主流产品磷酸铁锂电池为例,价格大约在 2500 元/kWh,随着电动汽车的普及,有望在 2020 年降低到 1000 元/kWh以下。由于单体电池成组后循环次数的制约,公交车通常在 3 年左右即需要更换电池,运营单位成本压力较大。
      首先大规模应用纯电动汽车,由于充电需求较大,充电设备对电网的谐波干扰将会凸显,影响电网的供电质量;其次,在快充时,由于是大倍率充电,因此充电功率较高(乘用车在 50kW、客车在 150~250kW 左右),对电网的负荷冲击较大。
      因此,基于目前锂离子电池的技术水平来看,其电动汽车方面的应用主要在行驶里程小于 200km 的短途纯电动汽车中。
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