搜索
锂电池在新能源汽车中的应用主要内容包括以下几个方面：1新能源汽车简介2车载电池简介3锂离子电池4水溶液锂电池5前景展望第一部分新能源汽车什么是新能源汽车？指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。第一部分新能源汽车新能源汽车分类燃气汽车燃料电池汽车纯电动汽车液化石油气汽车空气动力汽车混合动力汽车太阳能汽车氢能源动力汽车超级电容汽车其它新能源汽车分类第一部分新能源汽车燃气汽车发动原理与汽油汽车原理一样，主要分为液化石油气汽车和压缩天然气汽车两种。燃气汽车主要以天然气为燃料。1CO排放量比汽油车减少90%以上。2碳氢化合物排放减少70%以上。3氮氧化合物排放减少35%以上。第一部分新能源汽车燃料电池汽车指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。第一部分新能源汽车燃料电池汽车原理作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，转动车轮驱动汽车。第一部分新能源汽车减少机油泄露水污染提高发动机燃烧效率运行平稳，无噪声提高燃油经济型零排放或近似零排放降低温室气体的排放优点第一部分新能源汽车纯电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。它已有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。第一部分新能源汽车纯电动汽车优点无污染噪声小结构简单维修方便单一的电能源能量转换效率高平抑电网的谷峰差第一部分新能源汽车液化石油气汽车由液化石油气作为主要燃料的汽车。分为两种：只使用液化石油气；“双燃料”汽车，可以同时使用液化石油气和汽油或柴油。第一部分新能源汽车空气动力汽车利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到30MP以上，然后储存在储气罐中。需要开动汽车时将压缩空气释放出来驱动启动马达行驶。优缺点无排放、维护少，缺点是需要电源、空气压力随着行驶里程加长而衰减、高压气体的安全性。第一部分新能源汽车氢能源动力汽车以氢为主要能量作为移动的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。但推广需要解决以下三个问题：1大量制取廉价氢气的方法，传统电解方法价格昂贵。2解决氢气的安全储运问题。3解决汽车所需的高性能、廉价的氢供给系统。第一部分新能源汽车混合动力汽车指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。第一部分新能源汽车混合动力汽车优点因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现零排放。有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。可以利用现有的加油站加油，不必再投资。可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。第一部分新能源汽车太阳能汽车太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。第一部分新能源汽车结构简单，制造难度降低以光电代油，节约石油资源无污染，无噪音基本上不需什么保养蓄电池容量天气的限制光伏电池板造价昂贵太阳能辐射强度较弱第一部分新能源汽车超级电容汽车利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。2010上海世博会园区世博专线已使用此车。第一部分新能源汽车其它新能源汽车飞轮储能汽车利用飞轮的惯性储能，储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡、减速行驶时的能量，反馈到一个发电机上发电，再而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式，在70000r/min的高速下旋转。第二部分车载电池镍氢蓄电池铅酸蓄电池锂电池车载电池钠硫蓄电池燃料电池镍镉电池从全球新能源汽车的发展来看，其动力电源主要包括以下：第二部分车载电池铅酸蓄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蓄电池，荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。第二部分车载电池•电压稳定•价格便宜•比能低•使用寿命短•生产有污染•日常维护频繁•续航能力差第二部分车载电池镍氢蓄电池镍氢蓄电池（Nickel-MetalHydridebattery），正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由贮氢合金制成的一种碱性蓄电池。第二部分车载电池222)()(22)(2OHCdOHNiOHOHONCdi镍镉电池镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiumBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早应用于手机、超科等设备的电池种类。负极由镉制成，正极由二氧化镍制成，电解液通常用氢氧化钾溶液，一般使用以下反应放电：（充电时反应相反）第二部分车载电池储存期长高倍率充电性能可靠的安全阀高寿命优异的放电性能广泛的应用领域大范围温度适应性高质量﹑高可靠性优点优点优点第二部分车载电池钠硫蓄电池钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。第二部分车载电池三大优势比能量高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于150Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍。可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量。充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100%第二部分车载电池燃料电池燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。电池由电极，电解质，隔膜，集电器等组成。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。第二部分车载电池锂电池锂电池是指电化学有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的最基本电化学单位。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。第二部分车载电池锂金属电池锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。第二部分车载电池当前世界电池工业发展的三个特点：第一，绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、镍氢电池等。第二，一次电池向蓄电池转化，符合可持续发展战略。第三，电池进一步向小、轻、薄方向发展。第三部分锂离子电池锂离子电池锂离子电池是一种二次电池（充电电池），分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。第三部分锂离子电池优点优点123优点电压高，比能大，循环寿命长安全性好，无公害，无记忆效应自放电小，充电快，重量轻第三部分锂离子电池组成部分正极—活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。隔膜—一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。第三部分锂离子电池负极—活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。有机电解液—溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。电池外壳—分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。第三部分锂离子电池正极材料锂离子电池的正极材料主要有LiMn2O4、LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiFePO4等。其中LiFePO4为正交晶系橄榄石结构，具有无毒性、低成本、热稳定性高、充放电平台平稳等优点，其理论比容量为170mAh/g，平台电压（相对于Li）为3.4V，理论上锂离子可进行接近100%的嵌入与脱嵌。在充放电循环过程中，材料结构不会崩解或遭到破坏，能承受30C倍率以上的大电流充放电，被认为是大容量动力电池的最有前景的材料。第三部分锂离子电池LiFePO4材料的制备方法主要有水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、喷雾热解法、高温固相法、微波烧结法、机械球磨法等，这些方法可以归为两类：液相合成法和固相合成法。此外，生物模板合成法及薄膜制备法也可用于制备LiFePO4材料。第三部分锂离子电池液相合成法水热法溶胶-凝胶法共沉淀法喷雾热解法第三部分锂离子电池水热法一般以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料，在水热条件下直接合成。水热体系为LiFePO4的合成提供了良好的惰性环境。但是，该方法制备的产物经常存在Fe错位，影响产物的电化学性能，存在粒径不均匀、设备投资大等缺点。第三部分锂离子电池喷雾热解法主要通过在正极前驱溶液中加入稍过量的不挥发高沸点聚合物，使其在喷雾过程中与正极活性物质均匀混合，在后续热处理过程中隔绝空气裂解，得到的碳原位还原Fe3+从而形成LiFePO4。第三部分锂离子电池共沉淀法采用共沉淀法制备LiFePO4时，煅烧温度低，产物的纯度高，形貌和粒度容易控制，材料粒径较小，产物均匀性好。通常在水性溶液中进行，在反应过程中通入惰性气体以防止Fe2+在水溶液中被氧化或直接以Fe3+为原料在高温煅烧阶段进行还原。但该方法存在废液处理问题，实际应用受到一定限制。第三部分锂离子电池共沉淀法以Fe3(PO4)2·8H2O、Li3PO4为原料，通过控制pH值和烧结温度，在相应的盐溶液中共沉积出磷酸亚铁和磷酸锂前驱体，将其在650-800℃进行焙烧制得LiFePO4。该材料具有良好的电化学性能和热稳定性能，在0.05C和0.5C倍率下充放电，比容量分别达到160mAh/g和145mAh/g。第三部分锂离子电池溶胶-凝胶法以Fe(NO3)3·H2O、LiNO3和NH4H2PO4为原料，以蔗糖为碳源，以草酸为配位剂和还原剂，将原料混合，加入蔗糖溶液和草酸溶液，在80℃下恒温搅拌得到湿凝胶，置于100℃干燥箱中恒温干燥得到干凝胶，然后在惰性气体气氛中煅烧得到含碳的LiFePO4材料。第三部分锂离子电池高温固相合成法固相合成法微波烧结法机械球磨法第三部分锂离子电池高温固相合成法高温固相法是截至目前最常用且最成熟的一种方法。按化学计量比将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4(NH4)2HPO4混合，在惰性气氛保护下，于300℃左右使混合物初步分解，然后升温至600-800℃，保温12h以上，得到LiFePO4材料。该方法工艺简单，适合产业化批量生产，缺点是合成产物分布不均匀，粒径不易控制，形貌不规则，在制备过程中需要惰性气体保护。第三部分锂离子电池微波烧结法通过加入的活性炭吸收电磁能而发生的自加热过程。其优点是在不需要惰性气体保护的情况下使样品在极短的时间内均匀加热，大大缩短了合成周期。活性炭的加入一方面作为热源的传递着，另一方面高温氧化产生的CO可有效避免Fe3+的产生。不足之处在于加热过程难于控制，时间过长易产生团聚现象，时间过短反应不完