新能源动力电池课件.ppt
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- 新能源 动力电池 课件
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1、一、课题的背景及意义一、课题的背景及意义l 国际大环境能源危机、温室效应 如今欧美发达国家,日、韩,中国都把技术创新的焦点集中于新能源产业。大力发展新能源汽车是我国节能减排、降低原油进口依赖的战略选择。中国原油对外依存度高达48%,原油消费中60%是交通用油。同时我国又是世界第二大CO2排放国,占全球排放总量的18.8%,而汽车尾气排放占CO2排放总量的15.9%。奥巴马新能源政策的实施,哥本哈根谈判的结束,都使中国面临更大的碳减排压力。推广使用新能源汽车,是我国在碳减排压力下经济转型的必然选择。 李克强副总理在2009年4月曾经说过:“新能源产业正孕育着新的经济增长点,也是新一轮国际竞争的战
2、略制高点”。所以,在这样的国际形势下推广新能源产业是势在必行的。l 汽车清洁能源动力行业背景 让我们先来看一下国内汽车产业的发展路线,从用低碳燃料代替传统的燃料到混合动力汽车再到纯动力汽车和燃料电池汽车。持续持续发展发展燃料电池燃料电池清洁能源汽车发展路线清洁能源汽车发展路线199019952000200520082010E2015E2020E2025E2030E环境、能环境、能源可持续源可持续性的担忧性的担忧CVCCCVCC发动机发动机LEVLEV发动机发动机ULEVULEV发动机发动机PZEVPZEV发动机发动机环境污染环境污染(挥发性有机物,氮(挥发性有机物,氮氧化合物、一氧化碳氧化合物
3、、一氧化碳气候暖化气候暖化(二氧化碳、温室气体)(二氧化碳、温室气体)目前时间点目前时间点混合动力混合动力清洁柴油清洁柴油CNGCNG天然气天然气灵活燃料灵活燃料纯电动纯电动能源可持续性能源可持续性(二氧化碳、温室气体)(二氧化碳、温室气体) 轻度混合轻度混合 中度混合中度混合 深度混合深度混合l 新能源汽车的发展 混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)、纯电动汽车(Electric Vehicle,EV)和燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)被称之为新能源汽车(指采用汽油、柴油之外的动力作为动力源的汽车的总称)。新能源
4、汽车按照电池种类不同又可以分为镍氢动力电池汽车、锂动力电池汽车和燃料电池动力汽车。中国新能源汽车工业发展前景Micro EVE- busE-bikeBEV SubwayE- busE-bikeE-RailwayAirlineWaterway050200kml 新能源汽车产业的现状及瓶颈简述 新能源汽车在目前以及将来逐渐会替代传统汽油车已成为各国发展汽车产业的共识,动力电池是新能源汽车发展的关键:混合动力汽车是目前最佳的过渡产品,但纯动力电池汽车是未来发展方向,核心技术在电池技术上的突破。当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力电池的电动汽车,如美国福特、克莱斯勒,日本丰田、三菱、日产、韩国现代
5、、法国Courreges、Ventury等。而国内汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在自己的混合动力和纯电动汽车中搭载动力锂电池。 动力电池作为新能源汽车的核心部件,这里我们应该看到其发展尚需突破的技术难题还有很多,如:动力电池芯性能的提高(能量密度、循环寿命、安全性、一致性、价格等);国内动力电池的成组技术不够成熟,就国内而言几乎没有几家厂商能够真正掌握动力电池的成组技术(热管理、均衡、空间利用率等)这就导致成组的电池一致性很差,循环寿命甚至达不到单体电芯的一半;再就是电池管理系统不够完善和国外相比仍有很大差距,如:系统数据采集的可靠性、SOC的估算精度、热管理、均衡、安全
6、管理、系统健康状态评估等方面。二、新能源汽车产业之核心部件二、新能源汽车产业之核心部件 动力电池动力电池l 动力电池种类及现状 目前国内外动力电池的研究集中分为以下几类:铅酸蓄电池(VRLA),镍氢动力电池,锂动力系列中的三原材料(NCM)、锰酸锂(LMO)系列、磷酸锂铁(LFP)系列、钒酸锂系列以及负极材料为Si、钛酸锂系列的锂动力电池,超容量电容在新能源方面的应用、太阳能蓄电池和热门的燃料电池(燃料电池被人们称之为终极电池)再就是应用在高端领域的飞轮电池。就近510年内锂动力电池将成为汽车动力的主流产品也是目前研究的主要对象。锂动力电池参数比较优缺点比较优缺点比较应用范围应用范围代表厂商代
7、表厂商(国内)(国内)能量密能量密度度(Wh/Kg)(Wh/Kg)循环寿循环寿命命(Cycle (Cycle Life)Life)成本成本(Cost)(Cost)安全性安全性(Safety)(Safety)环境污染环境污染适用温度适用温度 LiNiCoMnOLiNiCoMnO2 2三元材料电三元材料电池池(NCM)(NCM)160160800800中等中等可可含含NiNi、CoCo-2055-2055 3C3C电子产品、电子产品、矿灯、部分矿灯、部分电动汽车等电动汽车等比克国际比克国际LiMnLiMn2 2O O4 4锂锰电池锂锰电池(LMO)(LMO)10510510001000中等中等良好
8、良好无污染无污染-2055 -2055 (高温不稳(高温不稳定)定)3C3C电子产品、电子产品、便携式电池、便携式电池、电动汽车、电动汽车、航空航天等航空航天等中信国安中信国安盟固利、盟固利、咸阳威力咸阳威力克克LiFePOLiFePO4 4 磷酸铁锂电磷酸铁锂电池池(LFP)(LFP)11511515001500较高较高非常好非常好无污染无污染-2075-2075(可达(可达300 300 ,-20 -20 以下无法工以下无法工作)作)混合动力汽混合动力汽车、纯电动车、纯电动汽车、发电汽车、发电储能装置、储能装置、电动工具等电动工具等比亚迪、比亚迪、比克、天比克、天津力神、津力神、ATLAT
9、L、万、万向向锂动力电池现状概述 中国的新能源汽车电池产业起步虽晚于欧美日,但发展非常快,在锂电池的研发上也投入了大量财力、物力。国家863计划设立了电动汽车重大专项,中科院物理研究所、北京有色金属研究院、中国电子科技集团公司第十八研究所等单位参加了该项目,分别开发了EV和HEV用两类动力电池,其中一些单位已采用了安全的锰体系正极活性材料。“十一五”、“十二五”、863电动汽车重大专项又对HEV、PHEV(外接充电式混合动力汽车)、FCEV(燃料电池车)用动力锂离子电池关键材料和电池的研发给予大力支持。目前汽车锂动力电池市场上,虽然有很多新产品出现,但是还没有具有能够大规模量产并替代燃油动力的
10、突破性技术。锂动力电池现状概述锂动力电池 正极材料磷酸铁锂锰酸锂钴酸锂镍酸锂镍钴锰三元材料材料主成分LiFePO4LiMn2O4LiMnO2LiCoO2LiNiO2LiNiCoMn2理论能量密度(mAh/g)170148286274274278实际能量密度(mAh/g)130140100120200135140190210155165电压(V)3.23.73.83.93.44.33.62.54.13.04.5循环性能(次)2000500差300差800过渡金属非常丰富丰富丰富贫乏丰富贫乏环保性无毒无毒无毒钴有放射性镍有毒含镍、钴安全性能好良好良好差差尚好适用温度范围-2075(-20以下无法工
11、作)50以上快速衰减高温不稳定-2055(范围之外衰退严重)N/A-2055各种锂离子电池正极材料性能比各种锂离子电池正极材料性能比较较锂动力电池现状概述锰酸锂市场现状(国内) 安全廉价的锰酸锂电池具有镍酸锂和钴酸锂电池无法比拟的优越性能,4V锰酸锂在充电状态下的热分解温度比钴酸锂高约200(充电状态下的分解温度约为430),热稳定性较好,被认为是电动汽车最实用的电极材料。 目前,中信国安盟固利电源技术有限公司生产的锰酸锂材料已经陆续进入国外市场,一些国内锂离子二次电池生产厂商开始批量实用该公司生产的锰酸锂产品,产生了较好的经济效益。国内众多用户及韩国、法国、美国的公司正在正式试用该公司生产的
12、锰酸锂产品。 云南玉溪汇龙科技有限公司开发的“新型低成本锂离子电池正极材料(锰酸锂)产品中试产及产业化”项目,属于国家重点支持的新能源、新材料产业。锂动力电池现状概述锰酸锂市场现状(国外) 国外锰酸锂的市场情况,我们看一下以下表单做个了解:锂动力电池现状概述锰酸锂材料特性(暂以国内某厂商产品水平为例) 质量比容量 (Vs. Li/Li+) 115mAh/g 电压平台 3.9V 循环寿命 1000 振实密度 2.1g/cm3 粒度(D50) 615m 粒子外貌锂动力电池现状概述磷酸铁锂市场现状 磷酸铁锂在中国掀起过一阵动力电池热,它具有较高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性使其特别适合动力电池
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