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【浩博电池资讯】锂电池与燃料电池比较

发布者:【浩博电池资讯】   发布时间:2020-10-12 09:10:20   点击量:347

前语

低温对锂离子动力电池和PEMFC电堆的影响是很不相同的。相对而言,低温对锂离子电池功能的负面影响更大一些。

锂电和燃料电池低温功能比较

因为轿车运用地域的广泛性,低温功能是动力电池必不可少的技能指标。锂电的低温功能首要取决于温度对电极材料的电导、离子扩散系数以及电解液电导率的影响。低温下电解液的粘度增大电导率下降,导致电池极化急剧添加。

一般来说,锂离子电池的功能在接近零度是急剧下降,-20 oC就几乎不能正常工作了。低温下频繁充放电会严重恶化动力电池的寿数,而且容易导致负极析锂而带来安全危险。一般来说,针对锂离子动力电池低温功能的改进措施会对其它一些技能指标比如循环性和能量密度等带来较大的负面影响,而且导致电芯本钱的攀升。

PEMFC的低温问题称之为冷发动。冷发动要求FC-EV在冰点以下的环境中,停机今后能够在一定时刻内重新发动。因为在低温环境下,PEMFC电堆内会发生阻挠电化学反响的冰,因而冷发动是FC-EV商业化的技能瓶颈之一。

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锂电池">锂电池

但是PEMFC一旦发动今后,因为自身放热,即使是在很低的环境温度下电堆的温度也会很快稳定在80-90oC的正常工作温度规模,这是PEMFC和锂电工作方式上的一大不同之处。

PEMFC冰点以下的冷发动问题现已有不少理论和试验数据。现在, Daimler-Benz现已做到了-25 oC 发动,Toyota,Nissan 和Honda现已做到了-30 oC 发动,而对一般轿车冷发动的目标是-40 oC ,因而FC-EV仍然需求进一步提高冷发动才能。

从上面的剖析咱们能够清楚地看到,低温对锂离子动力电池和PEMFC电堆的影响是很不相同的。相对而言,低温对锂离子电池功能的负面影响更大一些。

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 燃料电池

锂离子电池和燃料电池的可靠性比较

电池的可靠性指的是电池发生事端导致其损失电能存储才能的概率。 锂电的可靠性与其安全性问题有很大的关联,但非同一个概念。锂电发生安全性事端,必定导致其损失电能存储才能。但锂电损失电能存储才能并不是都是因为发生安全性事端,比如因为容量“跳水”导致的电池失效。

动力电池体系将成百上千个单体电芯通过串并联拼装在一起,整个电池体系的可靠性将被急剧扩大。从现在国内纯电动轿车所堆集的很有限的运用数据来看,大型动力电池体系的可靠性相对而言还不能令人满意。锂离子电池可靠性问题的根源在于前面评论过的安全性影响要素,而这几个要素则是由嵌入式反响的实质特征所决议的。

在评论PEMFC可靠性问题之前,咱们先看看燃料电池的实际运用状况。PEMFC实际上是在AFC(碱性燃料电池)的技能基础上开展起来的。而AFC则是为宇航飞行量身定做的动力源,上世纪七十年代美国联合技能公司(UTC)首先将AFC电堆运用于美国航天飞机而取得了成功,之后美国国际燃料电池公司(IFC)出产的第三代AFC(标称/极限功率7.0/12.0 KW)后来成为美国航天飞机的标准动力源,可见燃料电池技能自身具有极高的可靠性。

别的一个大规模运用蓄电池的军工领域便是惯例潜艇。惯例潜艇选用高能电池体系能够大大添加其水下活动时刻,无疑极具战术价值。现在世界各国现役的惯例潜艇的动力蓄电池几乎都是选用铅酸电池,国际上还没有锂离子电池在现役惯例潜艇(主动力蓄电池)或许核动力潜艇(辅佐蓄电池)上装艇的案例(“雷天生命源稀土锂离子电池”不在笔者评论领域)。

西方军事列强至今没有在其新一代惯例潜艇上列装锂离子动力电池体系的根本原因显然不是出于价格考量,而首要是因为大型锂离子动力电池在可靠性尤其是安全性方面存在较大的危险,并不能满足潜艇严苛的运用环境。

至于之前有媒体报道的日本最新型的“苍龙”级惯例潜艇上将首次运用锂离子电池,后来澄清因为技能和预算问题而放弃,而日本下一代惯例潜艇现已确认将运用PEMFC作为AIP(不依赖空气推动装置)动力。

锂电池

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现在全球正在或许行将服役的AIP惯例潜艇大多选用PEMFC作为主动力电池体系。1987年,德国海军运用西门子公司(Siemens)的AFC电堆,成功改造了一艘206级试验艇,使其成为全球第一艘具有实战才能的燃料电池AIP潜艇。之后,德国连续开展了212和214两级AIP潜艇(PEMFC 电堆由Siemens和HDW联合开发,2&TImes;120 KW),现在已开展到最新型的216级。

俄罗斯、韩国、澳大利亚、以色列和意大利的新型惯例潜艇都选用PEMFC燃料电池AIP技能。咱们能够想象,依照军品对可靠性和安全性的极高要求,大型PEMFC电堆单纯就技能层面而言现已开展到了高度完善可靠的程度。

而事实上,咱们从AFC和PEMFC的开展历程来看,燃料电池从一开始便是定位在大型“动力电池”而开展起来的,这跟锂离子电池从小型的手机电池一步步开展到大型动力电池的路途是彻底不相同的。

以上咱们从几个最首要的技能层面对锂离子电池和燃料电池进行了对比剖析。正如笔者在开篇就指出的,二次电池是一个电能存储装置,而燃料电池则是一个电能出产装置,这个最实质的差别就决议了两者在运用领域的不同定位。

二次电池和燃料电池还有一个很大不同之处,便是包括锂离子电池在内大型二次电池其单体电芯的能量密度要比选用相同电化学体系的小电池能量密度降低很多,详细原因笔者前面现已评论过。

而燃料电池则正好相反,因为能够有效运用辅佐体系改善传质、增湿、排水以及温度等方面,大型燃料电池体系的功率密度要远优于微小型燃料电池,这正是为什么航天飞机和AIP潜艇首选大型燃料电池作为其电力供应体系主动力源的原因。燃料电池和二次电池许多不同特色,就决议了二次电池适用于中小功率的储能用处,而燃料电池则更适合较大功率的运用。

因而笔者个人认为,锂离子电池在乘用车上的定位是辅佐动力装置,HEV和PHEV以及小型纯电动车是其首要运用领域。而PEMFC燃料电池从一开始便是作为大型动力源开展起来的,是当之无愧的“动力电池”。

燃料电池

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