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《电动汽车动力电池系统》第一章
第一章、电动汽车动力电池系统技术发展综述
一、Wh:能量单位
二、Pack:电池 PACK 一般指的是组合电池
三、电池的 Pack 产品大概走了三个时代:铅酸电池、镍氢电池、锂
离子电池
铅酸电池:
电极主要由铅及其氧化物制成
电解液是硫酸溶液的一种电池
放电状态:正极主要成分二氧化铅、负极主要生成铅
充电状态:正负极主要成分均为硫酸铅
主要组成:正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、
注液盖
优点:电压稳定、电池便宜,使用范围最广泛的化学电池产品
缺点:大而笨重、能量密度低、使用寿命短、日常维修频繁(老式寿
命 2 年、需要定期检查电解液高度并添加蒸馏水;随着技术进步,寿
命变长,维修维修也简单)
铅酸电池的发展:
1985 年法国人发明,走了以下几个阶段:开口式铅酸电池、密封阀
控式铅酸电池、近几年的铅碳蓄电池(负极增加了活性炭,循环寿命、
能力密度、充放电倍率均大幅度提升)
镍氢电池:
在镍镉电池的基础上产生(镍镉电池记忆效应强,循环寿命短,镉是
重金属,毒性较强环境污染大)
正极:镍氧化物
负极:金属氢化物
电解液:碱液(KOH)
主要组成:正极片、负极片、电解液、隔膜、盖帽、绝缘层、外壳
镍氢电池比镍镉电池能力密度大(两倍),重量轻、寿命长、环境污
染小
优点:能量密度高、可快速充放电、循环寿命长、对环境无污染,记
忆效应很小(记忆效应是电池因为使用而使电池内容物产生结晶的一
种效应)
使用领域:电脑、摄像机、数码产品、电动自行车等
电动汽车领域:镍氢电池主要使用于混合动力电动汽车
锂离子电池:
锂离子电池是一种主要依靠锂离子在正极和负极之间往返移动来工
作的二次充电电池
充放电过程,正 LI 在两个电极之间往返的嵌入和脱嵌
充电时:正 LI 从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状
态
放电时:正 LI 从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂状
态
优点:长寿命、大倍率、高能量密度、无污染、发展迅速的二次电池,
应用领域广
组成:正极、负极、电解质、隔离膜、集流体、外壳
产品外形:圆柱形、方形、软包
正极材料:钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元等
锂金属氧化物
负极材料:石墨、无序碳材料、硅碳复合材料、碳酸锂、单体锂、锡
基合金、铝基合金、美基合金等
电解质:高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂
有机溶剂:PC 碳酸甲乙酯、EC 碳酸乙烯酯、DMC 碳酸二甲酯、EMC 碳
酸甲乙酯
隔膜:单层 PP 聚丙烯、单层 PE 聚乙烯、双层 PP/PE、三层 PP/PE/PP
锂离子电池未来发展方向:单位成本、循环寿命、充电速度、安全性
四、纯电动汽车优点:
环保、省钱、噪声小、节能、结构简单、维护方便、驾驶体验好
五、动力电池系统在整车上的安装位置:
1、有限的空间,布置更多的电池
2、电池包的位置对整车的安全
3、电池包的重量和形状对整车寿命的影响
4、要充分考虑电池的散热
5、电池包重量影响整车的重心和轴荷的分配,影响整车的舒适性和
驾乘体验
六、“工”字形和“T”字形电池包安装
宝马 X1 车型在燃油车进行改装,去掉发动机、变速箱、油箱和一些
传动装置。空出来的空间安装电池包,是典型的“工”字形电池包(采
用宁德时代 CATL 磷酸铁锂电池,Pack 容量为 27KWh,150Km 续航里
程)
雪佛兰“沃蓝卡”典型的“T”字形电池包布置,(LG 的锰酸锂电池,
Pack 容量 16KWh,续航 64Km)
要提升整车的续航里程,就必须增加整车的电量,有两个可行性途径:
1、提高电池包的能力密度,同样空间储存更多的电量
2、扩展电池包的空间,增大电池包的重量和体积,进而增加电量
总结:一般情况下,能量密度的提高是缓慢,受限于电池技术的进步
速度,很难短时间内大幅度提升;只能从空间上做文章;
七、“土”字形电池包安装
吉利帝豪 EV 车型采用“土”字形电池包:
2015 款帝豪 EV 采用宁德时代三元电芯,电量为 44Wh,续航 250Km
2017 款帝豪 EV,同样采用三元电芯,对电池包、热管理系统和动力
总成设计优化,续航里程达到了 300Km
因此,“土”字形电池包将续航里程提升到了300KM,进一步提升就
有难度了
八、一体式(滑板式)电池包安装
这是一种全新的设计产品思路,整车的设计需要围绕核心零部件电池
包来设计展开,将电池包进行模块化设计,平铺在地盘上,最大限度
获得可用空间,调整整车的重心位置,同时还可以利用电池包的结构
来加强底盘的强度和刚度,也可以利用整车的框架来强化对电池包的
结构防护。
最早采用的是特斯拉,大众、宝马也纷纷跟进,将续航里程提升至
400~600Km ;
成组技术
九、电动汽车 Pack 的关键技
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