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电动汽车动力电池技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

目前,我国动力电池正处于快速发展阶段,技术水平和发达国家相比还存在一定的差距。但是,在动力电池的技术研究及应用方面也取得了很大的成绩。

近年来,我国克服了一系列技术难题来研究动力电池,现在,对动力铅蓄电池、镍-金属氢化物(MH-Ni)动力电池等研究比较成熟,也成功应用于电动汽车、自行车、摩托车等。其中,国内电动自行车铅蓄电池分为两类:AGM-VRLA电池和GeL-VRLA电池。AGM-VRLA电池是市场的主流,约占95%以上,Gel-VRLA电池的市场份额不足5%。

十五”规划早期,我国已经开始支持锂电池的开发项目。我国锂电池技术基础较好,虽然在产业规模和技术水平上与日本有点差距,但领先于其他国家。近5年来,我国在逐步加强研发大功率的车用锂电池技术。目前,我国对磷酸铁锂做为正极材料生产锂离子动力电池的研究处于发展阶段,由于锂电池拥有矿广阔的发展前景,因此国家非常重视锂离子动力电池的开发、研究

 

第二节 产品工艺特点或流程

目前,锂电池成为世界各国关注的焦点。以此为例来阐述其工作原理及工艺流程。

1、工作原理

1)充电过程

如下图所示,一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为:LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极上发生的反应:6C+XLi++Xe=====LixC6

聚合物锂离子电池原理

2)电池放电过程

放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。

2、工艺流程

聚合物锂离子电池工艺流程图

 

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

目前,从市场需求、能源发展及环保角度看,未来世界各国都会加大对动力电池的研究,尤其是锂电池,使其技术性能更高,应用的范围更广。

根据现在的技术状况和需求结构,我国将加大对锂电池研究的投入。未来技术的研究趋势主要是:研制开发高功率型和高能量型锂离子动力蓄电池及蓄电池系统,开展产品的优化设计、规模生产工艺、一致性控制与成本控制技术,重点对动力蓄电池系统的可靠性、耐久性和环境适应性进行试验考核。同时要研究锂离子动力蓄电池管理系统技术。例如SOC估算方法与动态估算精度研究,故障诊断模式研究,管理模块软硬件开发,系统可靠性、电磁兼容性优化设计与试验考核等。此外,研究锂离子动力蓄电池正负极材料产业化关键技术。主要包括:材料的安全性,材料掺杂改性和表面修饰技术,材料制备工艺技术,规模生产及成本控制技术研究研究锂离子动力蓄电池隔膜产业化关键技术。主要包括:隔膜抗拉强度、耐氧化性能和质量稳定性的提升,隔膜制备工艺技术,规模生产及成本控制技术研究




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