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二.新能源汽车中的电池
目前市场上常见的电动车,其动力系统分为两种,一种是采用蓄电池系统的电动车,主要的动力组件是电池组、充电器、电力控制器与马达等,因此动力系统较为简单;另外还有以燃料电池为动力系统的电动车。
从全球新能源汽车的发展来看,其动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器,其中铅酸电池、超级电容器大多以辅助动力源的形式出现。主要原因是这些电池技术还不完全成熟或缺点明显,与传统汽车相比不管是从成本上、动力还是续航里程上都有不少差距,这也是制约新能源汽车的发展的重要原因。由于汽车需要大电流来带动,所以锂电池的特性较为合适,不过由于锂电池在安全性上的考虑,如果制程有瑕疵会有预热起火等问题,所以现在也有许多新产品,希望在安全性上得以提高。
目前市面上主流纯电动车型所选用的电池类型:
磷酸铁锂电池,是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,特点就是不含钴等贵重元素,原料价格低,而且磷、铁在地球上的含量丰富,不会有供料问题。它的理论工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长,在高温与高热环境下的稳定性高。优点就是,具有更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属(原材料成本低)、支持快速充电、工作温度范围广。缺点就是,存在一些性能上的缺陷,比如振实密度与压实密度很低,导致电池的能量密度较低,材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差,知识产权等问题。
三元聚合物锂电池,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池。优点就是,能量密度高,循环性能好,目前,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。缺点就是,高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH值过高易使单体胀气,进而引发危险,目前造价较高。
三.新能源汽车电池的安全性
怎么评判电池的安全性能,我认为可以从三个方面考量。
1.是否会自燃、爆炸?
至于电动车的电池为什么会爆炸,还是要从原材料说起。磷酸铁锂电池和三元锂电池,这两种材料都会在到达一定温度时发生分解,不同的是,三元锂材料会在更低的200度左右发生分解,而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈,会释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应,所以三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。因此,有人说磷酸铁锂电池是目前最安全的电动车电池。
2.电池的高压电流是否安全?
关于这点,需要结合到车的设计一起看,也就是说因车而异。我看过腾势的一个发布会,里面说到,这款电动汽车的高压设计是完全按照戴姆勒高压安全要求设计的。若真是这样,那我们就不用担心了,因为,戴勒姆的高压安全设计要求,是梅赛德斯-奔驰、保时捷、宝马、奥迪、大众5家汽车企业一致认可的。就冲这五个牌子,也值得我们信任了。
3.电池的辐射大不大?
这里必须要提出表扬的是,我们国家在电磁标准方面的要求是很严格的,甚至有些部分的要求是要高于国际标准的。根据联合国国际卫生组织关于电磁辐射电磁场的安全标准,磁场辐射安全标准为100μT。我们的手机、充电器、电脑等电子产品均带有磁场,数值是在4μT左右。再直观一点,手机看微信时的电磁辐射为0.20μT,发微信时的电磁辐射为0.45μT,而播放视频时的电磁辐射高达19.00μT。而电动汽车的电磁辐射,我找到了“爱卡汽车”网上的几组实测数据:比亚迪e6约为2.95μT;江淮iEV4纯电动车约为0.597μT;腾势车内磁场水平最高处约为0.39μT。所以,对于电动汽车的电磁辐射安全性大可放心。
电动车电池到底哪个好,目前业内也存在很多的分歧,但有一点是一致的,就是,至今尚未有任何一种电池技术能真正满足新能源汽车动力电池的所有技术要求。但通过我们上面的对比分析,可以看出磷酸铁锂电池的表现还是更为稳定和安全的。如果要根据此选择购车的话,还要更多的参考车辆的其他性能和配置。
最后,为了大家放心的使用手机和新能源汽车,目前世界上多个国家和国际组织都推出了电池、汽车安全标准和检验要求,其中锂电池和新能源汽车应用比较广泛的几个标准和检测有:
锂电池标准和检测
1)IEC62133Edition1.0便携式和便携式设备用密封含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池(Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes—Safetyrequirementsforportablesealedsecondarycells,andforbatteriesmadefromthem,foruseinportableapplications);
2)IEC61960Edition1.0便携式设备用含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池-二次锂离子电芯和电池(Secondarycellsandbatteriescontain-ingalkalineorothernon-acidelectrolytes—Secondarylithiumcellsandbatteriesforportableapplica-tions);
3)IEC60950-1Edition1.0信息技术设备的安全(Informationtechnologyequipment—Safety—Part1:Generalrequirements);
4)IEC60086-4:2007一次电池-第四部分:锂电池安全(Primarybatteries–Part4:Safetyoflithiumbatteries);
5)UL1642Ed4锂电池(LithiumBatteries);
6)UL2054Ed2民用和商用电池(HouseholdandCommercialBatteries);
7)UNST/SG/AC.10/11/Rev.4-2003危险品货物运输建议书-试验和标准手册(RecommendationsontheTransportofDangerousGoods—ManualofTestsandCriteria,FourthRevisedEdition);
8)GB/T18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》;
9)JISC8714:2007便携式电子设备用锂离子电池的单电池即电池组的安全试验;
10)IEEEStd1625-2004笔记本电脑用可充电电池(IEEEStandardforRegeableBatteriesforPortableComputing);
11)IEEEStd1725-2006移动电话用可充电电池(IEEEStandardforRegeableBatteriesforCellularTelephones)。
目前锂电池的各种标准主要从3个角度来考察锂电池的电性能及安全性能:1)产品使用安全性;2)环境适应性;3)电性能。不同的标准对电池的检测各有侧重,例如:IEC61960主要侧重于锂电池的电性能测试;IEC62133和日本JISC8714要求侧重于产品使用安全和环境适应性安全;GB/T18287不仅包含了部分安全检测项目,还涵盖了性能测试;UL2054和UL1642则全面考察电芯和电池在各种使用环境下,包括故障条件、重压条件和燃烧条件下的安全性。
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