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探究锂离子电池在汽车行业的应用

2019-3-25 8:21:19来源:网络作者:
  • 导读:
  • 目前锂离子电池当中的三元锂电已经广泛应用到手机、笔记本电脑等数码产品当中,而随着新能源车市场的蓬勃发展,三元锂电以能量密度高、电压平台高等优势成为车企手中的“香饽饽”。
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  • 锂离子电池 汽车行业 应用

目前锂离子电池当中的三元锂电已经广泛应用到手机、笔记本电脑等数码产品当中,而随着新能源车市场的蓬勃发展,三元锂电以能量密度高、电压平台高等优势成为车企手中的“香饽饽”。

“如果说电机是新能源车的四肢,那么把电池组比喻成心脏就当之无愧了。虽然大家都知道电池组相当重要,但它是如果被生产出来的你又真的知道吗?”

最近,别克发布了VELITE5的迭代车型——VELITE6。VELITE6分为两个版本,其中插电混动版将在年内上市,而纯电版随后也将推出市场。

得益于全新的模块化三元锂离子电池组,VELITE6的最长续航里程可达700km。

而这款液冷三元锂离子电池组长什么样子,它又是如何生产出来的呢?我们一探究竟。

上汽通用汽车动力电池系统发展中心(下文简称发展中心)是通用汽车全球第二家、北美之外第一家电池装配中心,总投资达16亿元人民币,其具备了新能源车电池开发、电池性能、质量、安全测试等实验认证能力。

目前,发展中心已经开始运营,主要生产液冷电池模组以及风冷电池模组,其中液冷电池模组供插电混动、增程混动以及纯电车型使用,而风冷模组则供应轻混以及全混动车型。

使用液冷电池模组不完全车型统计:

凯迪拉克CT6插混版、别克VELITE5、别克VELITE6

使用风冷电池模组不完全车型统计:

凯迪拉克XT528E、别克君越30H、别克君威30H、雪佛兰迈锐宝HEV

1块3.7V的锂电只能保证你的iPhone正常工作,但200块就能拉动一部满载的电动大客车了。应用在汽车上的电池组,其实就是靠N个电芯+各种电控元件组合而成。

液冷电池组细节:

1、目前电芯的供应商来自LG化工以日立,但考虑到国内新能源补贴政策,电芯正更换为国内供应商。

2、冷却片里面有管道,方便冷却液进行流动带走热量

3、泡绵用于吸收电芯在工作时/老化后的冷缩热胀

4、VITM模块用于实时检测电芯的电压/电流/温度

5、加热器能给冷却液加热,从而让电池升温,保证低温环境电池的活性

6、电池组总成具备IP67防尘防水,也能保证电芯干燥

风冷电池组细节:

风冷电池组电芯和液冷电池组不一样,结构比液冷电池组更简单,不具备防尘防水功能

值得一提的是,无论是液冷电池组还是风冷电池组,都通过机器手完成电芯的堆叠、焊接,避免了人直接接触带电的电芯。

只有最后连接高压线、安装检测模块才需要借助人手完成。

风冷电池组MINI堆垛单元上料

在传送带把物料送入各车间之前,都会识别物料的“身份证”,每一个MINI堆垛单元的电芯信息都会与各类检测模块进行信息绑定,方便未来对电芯进行跟踪维护。「检测环节」

除了对物料进行识别跟踪之外,检测也贯穿了整个生产过程。

在组装成MINI堆垛单元之前,机器人会先测量电芯的剩余电量(在仓库存储一段时间后),初步筛掉不及格的电芯。

在堆叠多个MINI堆垛单元之后,电芯的极耳会与ICB板进行超声波焊接(风冷电池组为激光焊接),焊接完成之后会对焊点进行三维扫描/电阻测量,以确保焊接质量。

风冷电池组焊接质量3D扫描

堆叠完成后送往人工总装线进行高压线、控制模块的安装,然后电池组会进行第一次充放电、冷却水管密封性、电气绝缘等测试,通过测试的电池组会盖上盖子,送往下一个检测环节。

液冷电池组最终组装

最后,一个完整的电池组总成会放进一个“大炉子”,里面可以模拟各种恶劣的环境,例如极端的气温、雨水淋滴等等。

液冷电池组恶劣工作环境模

自2016年上汽通用汽车新能源战略发布以来,已经推出了包括凯迪拉克XT528E、凯迪拉克CT6插混等新能源车型。

锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

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。

锂电池基本原理

放电反应:Li+MnO2=LiMnO2

锂离子电池:是一种二次电池(充电电池),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。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。

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、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe-=LixC6

充电电池总反应:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

最常见的家用型电池,碱性电池是不被许多人认知,直到20世纪70年代以后。相对于他们的一些共同的同行如氯化锌电池,碱性电池是相对便宜和供应大量电力。在某些能力,然而,他们的电池寿命相对较短,其实并不理想。

锂电池离子电池价格比较高,但它具有重量轻,容量大、能量密度大的优点,与镍氢电池相比,锂离子电池比较轻便,而能量比却高出60%。正因为如此,锂离子电池的生产和销售正逐渐超过镍氢电池,成为现在数码相机主要使用的电池之一。此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。

锂离子电池和锂电池的技术状况、性能都比较好,只是价格略高一些,使用起来也比较讲究、复杂,尤其是锂离子电池的充电器必须要“专用”,它不能与其它电池的充电器兼容。碱性锌锰电池,虽然单价低,消费者买得起,但其寿命短,长期使用让普通消费者也难以承担费用。相比之下,镉镍电池、氢镍电池是目前在制造技术上较成熟,价格也较合理的蓄电池。如果你使用的是不匹配的电池或是不注意节省,电池就会在你没拍摄几张照片时耗尽。

以下办法可以节省电池用量:

第一,尽量避免使用不必要的变焦操作;

第二,避免频繁使用闪光灯,闪光灯是耗电大户,大家尽量避免使用;

第三,在调整画面构图时最好使用取景器,而不要使用LCD。因为大部分数码相机都会因开启液晶显示屏取景而消耗更多电力,将它关闭可使电池备用时间增长两三倍;

第四,尽量少用连拍功能。数码相机的连拍功能大都利用机身内置的缓存来暂时保存数码相片。如果经常使用这些缓存的话,所需的电力非常多。因此,减少使用连拍和动态影像短片拍摄功能,对节电有很大帮助。

有关电池选购方面,大家在选购时也应注意,毕竟不同类型的电池所使用的时间不同。推荐使用普通电池的产品,因为使用普通电池的产品你一样可以通过自己购买充电电池实现后者能达到的效果;而使用专用电池的,则容易出现电池坏了后要配专用电池的烦恼。当然,专用电池有一个好处,可以实现机体形状的更薄。

(关键字:锂离子电池 汽车行业 应用)

(责任编辑:01175)
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