《新能源汽车电池及管理系统检修》课件-动力电池发展趋势

电动汽车动力电池发展史项目一一、动力电池的发明及发展目录二、动力电池的发展历程三、动力电池产业市场概况第一讲电动汽车动力电池发展摇号这么难，为什么还是有很多人不愿意购买电动汽车？1799年，亚历山大·伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。从而，1800年，他制成了人类历史上最早的电池，后人称之为伏特电池。1、蓄电池的发明1.1动力电池及电动车辆发展1801年伏特（左）向拿破仑（右）展示伏打电堆1830年，威廉姆·斯特金解决了伏特电池的弱电流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。1836年，英国的约翰·丹尼尔对伏特电池进行了改良，提高了伏特电池的稳定性。他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”。它是第一个可长时间持续供电的蓄电池。1.1动力电池及电动车辆发展丹尼尔电池1、蓄电池的发明普兰特和他发明的铅酸电池1.1动力电池及电动车辆发展丹尼尔电池的电化学反应是不可逆的、一次性的，电量用尽则电池就没用了。为了能造出可以反复重复使用的电池，1859年，法国科学家普兰特·加斯东(PlantGaston)对丹尼尔电池施加外电压，改变电子流动的方向（从正极流向负极），电池两极就会发生与放电时相反的化学反应，对电池完成充电过程。因此他是最早发明的一种能够产生较大电流的可重复充电的铅酸电池的人。1、蓄电池的发明铅酸电池经过100多年的发展，技术成熟，初期采购成本比镍氢电池和锂离子电池低得多，而且电池结构方面的新技术继续提高了铅酸电池的性能，因此在一定时间内铅酸电池仍然会被较为广泛使用。1.2动力电池技术现状及发展趋势目前来看铅酸电池比较适合低速、低成本的电动车辆，我国绝大多数电动自行车的电池采用铅酸电池，低速短途电动汽车领域也有广泛的应用。1.2动力电池技术现状及发展趋势目前我国多个省份已经开始放开对低速短途电动汽车的政策，在一定意义上将促进铅酸动力电池的应用。但是铅及其化合物对人体有毒，而且铅酸电池性能大幅度提高的可能性不大，从长远来看，铅酸电池将被其他新型电池所取代。1.2动力电池技术现状及发展趋势1899年WaldmarJungner发明了镉镍Cd-Ni电池；1901年爱迪生发明了Fe-Ni电池；1984年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研制出镧镍5（LaNi5）储氢合金，并制备出镍氢MH-Ni电池。1、蓄电池的发明1.1动力电池及电动车辆发展发明大王爱迪生和他的铁镍电池，以及铁镍电池的发展过程1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h；1992年，SONY公司开始大规模生产民用锂离子电池。1995年，日本索尼公司首先研制出100A·h锂离子动力电池并在电动汽车上应用，展示了锂离子电池作为电动汽车用动力电池的优越性能，引起了广泛关注。（见视频）1、蓄电池的发明1.1动力电池及电动车辆发展长期以来，电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。铅酸电池由于技术成熟、成本低，在电动汽年尤其是纯电动汽车上应用广泛。锂离子动力电池具有容量高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，因而成为当前电动汽车用动力电池技术研究开发的主要方向，尤其是插电式（Plug-in）混合动力概念的推出，又为锂离子电池的应用拓展了广阔的市场空间。1.2动力电池技术现状及发展趋势电动汽车用动力电池的技术现状典型的动力电池特点及发展趋势分析不同类型的动力电池性能、价格具有明显差异，能适应不同的消费层次和满足不同的需

要。铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池在未来段时间内仍将是国内外电动汽车用动力电池的主要类型，会共同占有电动汽车用动力电池的市场，燃料电池、锌空气电池、超级电容和超高速飞轮等以其独特的优势在经过一系列技术革新和发展后也将在一些特定的领域逐步得到应用和推广。1.2动力电池技术现状及发展趋势镍氢电池和锂离子电池属于新型动力电池。镍氢动力电池研发和产业化方面，日本走在前列。目前，在已经产业化的混合动力电动汽车上普遍采用了镍氢电池，使用寿命已经能够达到10年。镍氢电池以其功率密度高，技术成熟，在电动车辆用动力电池中将被持续稳定应用，今后研发的热点主要集中在提高镍氢电池的能量密度方面。1.2动力电池技术现状及发展趋势1.2动力电池技术现状及发展趋势在锂离子电池领域，随着锂离子电池材料的研究和发展，尤其是磷酸铁锂、钛酸锂等电极材料的出现，大大提高了锂离子电池的循环寿命，降低了电池的材料成本或使用成本，使离子电池成为近期内最有发展前途和推广应用前景的动力电池。1.2动力电池技术现状及发展趋势以锂离子动力电池为代表的先进动力电池在能量密度、功率密度、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面取得突破性进展，为电动汽车发展注入了新的活力。目前，能量型锂离子动力电池的能量密度能够达到120W·h/kg以上，分别是铅酸电池盒镍氢电池的3倍和2倍，电池组寿命达到10年或20万公里，成本降低至1美元/A·h左右，初步具备了产业化的条件。1.2动力电池技术现状及发展趋势近年来，随着对电池能量密度提升的需要，三元锂电池在乘用车领域的市场占比越来越大。并形成了以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂为主的电动汽车锂离子动力电池应用体系。1、蓄电池的发明1.1动力电池及电动车辆发展1.2动力电池技术现状及发展趋势当前，国际上各大电池公司纷纷投入巨资研制研发锂离子动力电池，在技术上取得了一

系列重大突破。如美国的A123公司研制的锂离子动力电池，电池容量为23A·h，循环寿命长达1000次以上，能够以70A电流持续放电，120A电流瞬时放电，产品安全可靠；美国Valence公司研制的U-charge磷酸铁锂电池，除了能量密度高、安全性好以外，可在-20~60℃的宽温度范围内放电及储存，其重量比铅酸电池轻了36%，一次充电后的运行时间是铅酸电池的2倍，循环寿命是铅酸电池的6～7倍。A123锂离子动力电池单体、电池组和电池包固态电池能够很大程度上改善安全性，将是继三元锂电池之后的又一轮电池热点。燃料电池被认为是新能源汽车的终极动力解决方案1、蓄电池的发明1.1动力电池及电动车辆发展动力电池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料，磷酸铁锂等先进的绿色动力电池，动力电池在比能量、比功率、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面，都取得很大的进步。1.2动力电池技术现状及发展趋势1.2动力电池技术现状及发展趋势电动汽车上使用的主流动力电池电池类型铅酸蓄电池镍镉电池镍氢电池锂电池比能量/(W·h/kg)355560~70120比功率/（W/kg）1301701701000以上循环寿命/次400~600500以上1000以上1000以上优点技术成熟、廉价、可靠性高比能量较高、寿命长、耐过充放性好比能量高、寿命长比能量高、寿命长缺点比能量低、耐过充放性差镉有毒、有记忆效应、价格较高、高温充电性差价格高、高温充电性差价高、存在一定安全性问题我国动力电池产业快速发展，推动各环节技术水平快速提升。电芯实现了NCM811电池的量产应用，产品单体能量密度和系统能量密度获得显著提升。中国汽车工程学会2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》提出纯电动汽车动力电池的比能量目标是2020年350Wh/kg，2025年是400Wh/kg，2030年是500Wh/kg。事实上，电动汽车用动力电池能量密度如果在近年出现质的飞跃，电动汽车续驶里程将不再是困扰电动汽车发展的瓶颈问题。1.2动力电池技术现状及发展趋势1.2动力电池技术现状及发展趋势我国动力电池产业快速发展，推动各环节技术水平快速提升，电池企业产销量持续增加，产业集聚效应越发明显。1.4动力电池产业市场概况

日、韩、美、德等国际主要动力电池生产国纷纷制定动力电池产业发展扶持政策，我国也出台并形成了完善的动力电池产业政策体系，涵盖从研发、生产、销售、使用到回收利用的全产业链环节，为保障动力电池产业的健康有序发展提供了强有力支撑。1.2动力电池技术现状及