燃料电池VS锂电池,谁将统治未来汽车动力源?
池都不是充电电池,是靠消耗其他材料(氢气,锌)产生电能,需要添加其他材料才能维持运行,更类似传统燃油车加油的概念。 还有几种比较另类的电池,一般当作动力电池的辅助使用。下面我们就来详细说说各类电池的特点和用于汽车的优劣。 (一)氢燃料电池 首先我们来看被“给力哥”讽刺为傻瓜电池的氢燃料电池。燃料电池并不是一个新东西,它的历史可以追溯到1838年,德国化学家提出了燃料电池的理论。真正实现商用化则是1955年的事情,美国通用电气的工程师造出来实用化的氢燃料电池,随即就应用了到美国太空探索的双子星计划(题外话,有兴趣的可以搜索一下纪录片《从地球到月球》,看看美国人的双子星计划,阿波罗计划,再看看中国的神舟计划,嫦娥计划)。 1991年发展出来可以应用于汽车的氢燃料电池,这就是今天氢燃料电池的来源。 相对于其他电池,氢燃料电池最大的优势是能量密度极高,实验室可以做到3千瓦时每公斤,比其他类型的电池都高很多。用于汽车可以以更小的体积和重量,提供更长时间的续航。 但是,氢燃料电池也存在问题: 一是价格,氢燃料电池的核心零件是质子交换膜和铂催化剂,都是非常昂贵的材料,用在不计成本的航天可以,用在汽车上昂贵的价格让氢燃料电池普及困难,即使到2015年,丰田也只敢说整车5万美元,30多万人民币。而目前的价格是150万到200万人民币,远远高于燃油车和锂电池的电动车; 二是燃料的来源和储存,氢燃料电池需要氢气,氢气本身并没有产业链支撑,制造,运输,储存,加注都极不方便,成本又很高,危险还很大,相比燃油车和锂电池车成熟度太低。 从用户体验角度,氢燃料电池车还有很长的路要走。给力哥讽刺氢燃料电池为“傻瓜电池”,也不是完全没有道理。 (二)锌空气电池 锌空气电池的历史也很悠久,可以追溯到1878年。锌空气电池更加类似我们所实用的干电池,实际上在很多领域,锌空气电池也在替代干电池。 锌空气电池的能量密度较高,可以达到每公斤0.3千瓦时,比锂电池高一,并且价钱便宜,锌材料比锂便宜的多。 但是锌空气电池也有两个问题: 首先功率密度低,使用锌空气电池的电动车的虽然续航里程不逊色于锂电池电动车,但是加速、爬坡性能都很糟糕,实用性不佳; 其次产业链不匹配,锌空气电池和氢燃料电池类似,也需要更换材料,锌空气电池需要把氧化锌更换为金属锌,这就需要从发电厂,到电解锌工厂,锌电池制造厂,到汽车换电池站等一系列的产业链配套。这些都要从头开始,同样远不如锂电池成熟,要实用化也需要走很长的路。 (三)飞轮电池 飞轮电池是最近几十年才发展出来的新型电池,它不是传统的化学能转化成电能的化学电池,而是内部有一个高速旋转的飞轮,靠飞轮动能储存能量的电池。 飞轮电池没有化学物质,不存在爆炸燃烧之类的安全性问题,也不怕温度变化,环境恶劣,循环寿命非常长。更可贵的是飞轮电池有极高的功率密度,达到5-10KW/kg,远高于其他类型的电池,尽管能量密度和锂电池差不多,但是高功率密度可以带来极好的汽车加速性能,在能量回收的时候,也就可以承受更大的功率。 在保时捷918的概念车上,副驾驶位置就是一个飞轮储能系统飞轮电池唯一的缺点就是贵,技术上,性能指标上,安全性上,飞轮电池都很适合汽车使用,但是高昂的价格注定它只可能出现在豪华车或者超跑上,而不能进入大众用汽车。 (四)锂电池 锂电池的历史可以追溯到70年代,是目前应用最广泛的电池。 汽车用的动力锂电池,其实也分好几类,特斯拉最新用的松下电池已经是三元锂电池了,三元锂电池的能量密度、功率密度、安全性比较均衡,是中庸之选。 特斯拉的优势是,用软件的办法,解决了充放电过程中的安全性问题。使得本来不偏重安全的三元锂电池可以应用于汽车。 但是特斯拉的电源管理技术解决不了穿刺问题,只能靠加强电池包的保护来解决,遇到极端碰撞,强大的冲击力击破电池包的保护,特斯拉依然会起火爆炸,只是高强度的保护给了车主逃生的时间。 磷酸铁锂(也就是比亚迪所谓的铁电池)是应用比较广泛的电池,它的优势是安全性相对比较好,尽管也有事故,但是相对其他锂电池已经是最好的了。它的功率密度比较好,可以大倍率放电,有不错的加速性能。在循环寿命方面磷酸铁锂也有优势,长期使用成本相对较低。 磷酸铁锂的缺点是能量密度相对较低,同样重量续航里程没有优势。此外,低温性能比较差,冷天电量会损失很多。 综合看,磷酸铁锂还是被一致看好的动力电池。 锰酸锂电池,日本企业用的很多,优点是低温性
- 基于MC9S12DP256的燃料电池电动汽车整车控制器设计方案(10-19)
- 质子交换膜燃料电池系统设计(04-16)
- 基于DSP控制系统的离散模型参考自适应算法在燃料电池车中的应用(04-02)
- 一种锂电池生产中应用的机器人研究(12-21)
- 电动车锂电池的正确充电及保护措施(12-21)
- 电动车锂电池与铅酸蓄电池的区别(12-21)