Inventaire et analyse de la classification des batteries de véhicules à énergie nouvelle

La batterie et le système de contrôle électronique du moteur sont trois éléments clés des véhicules à énergies nouvelles. La batterie de puissance est un maillon clé et peut être considérée comme le « cœur » des véhicules à énergies nouvelles.
Avec le développement continu des véhicules à énergie nouvelle, les batteries de puissance reçoivent également une attention croissante de la part des gens. C’est l’un des facteurs importants limitant le développement des véhicules à énergies nouvelles. Quels sont les types de batteries pour véhicules à énergie nouvelle ?
Batterie au plomb
La batterie au plomb (VRLA) est une électrode principalement constituée de plomb et de ses oxydes, et l'électrolyte est une batterie en solution d'acide sulfurique. Dans l'état de charge des batteries au plomb, le composant principal de l'électrode positive est le dioxyde de plomb et le composant principal de l'électrode négative est le plomb ; À l'état de décharge, la principale matière première pour le positif et le négatif est le sulfate de plomb. La tension nominale d'une seule batterie au plomb est de 2,0V, qui peut se décharger jusqu'à 1,5 V et se charger jusqu'à 2,4 V ; Dans les applications, six batteries au plomb à cellule unique sont généralement connectées pour former une batterie au plomb nominale de 12 V, ainsi que 24 V, 36 V, 48 V, etc.
En tant que technologie mature, les batteries au plomb restent les seules batteries de véhicules électriques pouvant être produites en série en raison de leur faible coût et de leur capacité de décharge élevée. Cependant, l'énergie spécifique, la puissance spécifique et la densité énergétique des batteries au plomb sont très faibles, et les véhicules électriques alimentés par ces batteries ne peuvent pas avoir une bonne vitesse et une bonne autonomie.
Piles nickel-cadmium et nickel-hydrogène
La batterie au nickel-cadmium (communément appelée NiCd, prononcé « nye cad ») est un type de batterie populaire. Ce type de batterie utilise des produits chimiques à base d'hydroxyde de nickel (NiOH) et de métal-cadmium (Cd) pour générer de l'énergie électrique. Bien que leurs performances soient meilleures que celles des batteries au plomb, elles contiennent des métaux lourds et peuvent provoquer une pollution de l'environnement après utilisation.
Les batteries au nickel-cadmium peuvent être rechargées et déchargées plus de 500 fois, ce qui les rend économiques et durables. Il s'agit d'une batterie alimentée en courant continu très idéale avec une faible résistance interne, une faible résistance interne, une charge rapide, une charge importante et une variation de tension minimale pendant la décharge. Par rapport à d’autres types de batteries, les batteries au nickel-cadmium peuvent résister à une surcharge ou à une décharge. La tension de décharge des batteries nickel-cadmium varie en fonction de leur équipement de décharge. La batterie (cellule) de chaque unité est d'environ 1,2 V et les unités de capacité de la batterie sont Ah (ampère-heure) et mAh (milliampère-heure). La valeur limite de la tension de fin de décharge est appelée « tension de fin de décharge ». La tension de terminaison de décharge des batteries nickel-cadmium est de 1,0/cellule (la cellule est la batterie de chaque module). Faible taux d'autodécharge, longue durée de stockage des batteries nickel-cadmium et caractéristiques non détériorées. Après le chargement, les caractéristiques d'origine peuvent être entièrement restaurées et peuvent être utilisées dans la plage de température de -20 degrés à 60 degrés. Grâce à l'utilisation de conteneurs métalliques pour les batteries modulaires, elles sont durables et durables ; Si vous choisissez une méthode complètement fermée, il n’y aura pas de fuite d’électrolyte, il n’est donc pas nécessaire de reconstituer l’électrolyte.
Les batteries nickel-hydrogène sont générées par des ions hydrogène et du nickel métallique, avec une réserve de marche 30 % supérieure à celle des batteries nickel-cadmium. Elles sont plus légères, ont une longue durée de vie et sont respectueuses de l'environnement, mais leur prix est bien plus élevé que les batteries nickel-cadmium.
La batterie nickel-hydrogène vient d'entrer dans une phase de maturité et est actuellement le seul système de batterie utilisé dans les véhicules électriques hybrides qui a fait l'objet d'une vérification pratique, d'une commercialisation et d'une mise à l'échelle. À l'heure actuelle, 99 % de la part de marché des batteries hybrides sont constituées de batteries nickel-hydrogène, qui représentent la Prius de Toyota en termes de commercialisation. Actuellement, les sociétés japonaises PEVE et Sanyo sont les principaux fabricants mondiaux de batteries automobiles, PEVE représentant 85 % de la part de marché des véhicules hybrides. À l'heure actuelle, la Prius de Toyota et d'autres véhicules hybrides commerciaux majeurs, Alphard et Estima, ainsi que les Civic et Insight de Honda, utilisent tous des blocs-batteries PEVE nickel-hydrogène. Chang'an Jiexun, Chery A5, FAW Mercedes Benz, General Motors Grand Hyatt et d'autres marques de voitures sont déjà en démonstration, utilisant toutes des batteries nickel-hydrogène. Cependant, les batteries sont principalement achetées à l'étranger et l'application de batteries nationales au nickel-hydrogène dans les automobiles en est encore au stade de la recherche et du développement.
batterie au lithium
La batterie au lithium "est un type de batterie qui utilise du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau d'électrode négative et utilise une solution électrolytique non aqueuse. Les batteries au lithium peuvent être grossièrement divisées en deux catégories : les batteries au lithium métal et les batteries au lithium. Les batteries au lithium ne le font pas. contiennent du lithium métallique et sont rechargeables.
Les batteries au lithium utilisent généralement du dioxyde de manganèse comme matériau d'électrode positive et du lithium métallique ou son alliage métallique comme matériau d'électrode négative, en utilisant une solution électrolytique non aqueuse.
La composition des matériaux des batteries au lithium comprend principalement : des matériaux d’électrode positive, des matériaux d’électrode négative, des séparateurs et des électrolytes.
Parmi les matériaux d'électrode positive, les matériaux les plus couramment utilisés sont l'oxyde de lithium-cobalt, l'oxyde de lithium-manganèse, le phosphate de fer et de lithium et les matériaux ternaires (polymères nickel-cobalt-manganèse). Les matériaux d'électrode positive représentent une grande proportion (le rapport massique des matériaux d'électrode positive aux matériaux d'électrode négative est de 3. : 1-4 : Premièrement, en raison de l'impact direct des caractéristiques des matériaux d'électrode positive sur les performances du lithium- batteries ioniques, leur coût détermine également directement le coût de la batterie.
Actuellement, les principaux matériaux d’électrode négative sont le graphite naturel et le graphite artificiel. Les matériaux d'électrode négative explorés comprennent des composés intermétalliques tels que les nitrures, le PAS, les oxydes à base d'étain, les alliages d'étain et les matériaux d'électrode nano négative. En tant que l'un des quatre composants principaux des batteries au lithium, les matériaux des électrodes négatives jouent un rôle important dans l'amélioration de la capacité des batteries et des performances de cyclage, et sont au cœur de l'industrie des batteries au lithium.
Le polyéthylène est un matériau de membrane orienté vers le marché. La polyoléfine (PE) et le polypropylène (PP) sont les principaux types de membranes en polyoléfine. Dans la structure des batteries au lithium, le séparateur est l’un des composants internes clés. Les performances du séparateur déterminent la structure et la résistance interne de l'interface de la batterie, ce qui affecte directement la capacité, le cyclage et le facteur de sécurité de la batterie. Les excellentes performances du séparateur jouent un rôle important dans l’amélioration des performances globales de la batterie.
Batterie au lithium fer phosphate
La batterie au lithium fer phosphate fait référence à une batterie lithium-ion avec du lithium fer phosphate comme matériau d'électrode positive. Les matériaux d'électrode positive des batteries lithium-ion comprennent principalement l'oxyde de lithium-cobalt, l'oxyde de lithium-manganèse, l'oxyde de lithium-nickel, les matériaux ternaires, le phosphate de fer et de lithium, etc. Parmi eux, l'oxyde de lithium-cobalt est actuellement le matériau de cathode utilisé dans la plupart des batteries au lithium.
Les batteries au lithium fer phosphate, en tant que batteries rechargeables, ont une capacité élevée, une tension de sortie élevée, de bonnes performances de cycle de charge et de décharge, une tension de sortie stable, une charge et une décharge à courant élevé, une stabilité électrochimique, une utilisation sûre (ne brûlera pas ou n'explosera pas en raison d'une surcharge et décharge, décharge excessive, court-circuit et autres erreurs opérationnelles), une large plage de température, non toxique ou moins toxique, et aucune pollution pour l'environnement. Le choix de LiFePO4 comme électrode positive pour les batteries au lithium fer phosphate présente de bonnes exigences de performances, notamment en termes de taux de décharge (décharge 5-10 C), de tension de décharge stable, de sécurité (non combustion, pas d'explosion), de durée de vie (nombre de cycles) , et pas de pollution de l'environnement. Il s’agit actuellement de la meilleure batterie d’exportation à courant élevé.
pile à combustible
La pile à combustible est un dispositif de conversion électrochimique d'énergie pour les processus sans combustion. L'hydrogène (et d'autres carburants) et l'oxygène sont continuellement convertis en énergie électrique. Le principe de fonctionnement est que H2 est oxydé en H et e - sous l'action d'un catalyseur anodique. H et O2 produisent de l'eau dans la réaction cathodique, qui atteint l'électrode positive à travers une membrane échangeuse de protons. Le courant électronique est généré via un circuit externe et réagit en continu pour atteindre l'électrode négative. Bien que les piles à combustible contiennent le mot « batterie », elles ne sont pas des dispositifs de stockage d'énergie traditionnels, mais plutôt un type d'équipement de production d'électricité, ce qui constitue la plus grande différence entre les piles à combustible et les batteries traditionnelles.
Les piles à combustible constituent un « substitut idéal aux moteurs à combustion interne ». L'hydrogène est le principal combustible des piles à combustible. Du point de vue de la sécurité des carburants, l'hydrogène est non toxique et inoffensif, et le produit est de l'eau, non toxique et inoffensif, vert et propre. La densité de l'hydrogène est faible et lorsque l'hydrogène à haute pression fuit et brûle, il forme une torche et ne se diffuse pas dans la zone environnante. Par conséquent, la sécurité de l’hydrogène est supérieure à celle des combustibles fossiles tels que le gaz naturel et le pétrole. Du point de vue des performances, l'efficacité de conversion énergétique des piles à combustible est de 50-70 % et la densité de puissance est d'environ 3 kW/WL. La densité de puissance d'un moteur diesel est d'environ 1,3 kW/L, ce qui en fait un « substitut » idéal pour moteurs à combustion interne'. La densité énergétique des piles à combustible peut atteindre 500Wh/kg, avec une durée de vie d'environ 4000 cycles, et leurs performances sont supérieures à celles des batteries au lithium.