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新能源动力电池锂电池、燃料电池的优缺点比较
新能源动力电池锂电池、燃料电池的优缺点比较
  • 发布时间:2020-03-26 17:38

新能源动力电池锂电池、燃料电池的优缺点比较

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  新能源动力电池锂电池、燃料电池的优缺点比较。新能源电池主要包括锂电池、燃料电池,燃料电池是发电装置,而锂电池是储能装置。锂电池在手机、计算机等设备中大量使用。燃料电池则是为了电动/混动车而诞生。下面就对这两类新能源电池的优缺点进行比较。
 
 
  新能源动力电池锂电池、燃料电池的优缺点比较
  目前锂电池的应用最广泛。根据材料的不同,锂电池可分为磷酸铁锂电池、钴酸锂电池与三元聚合物锂电池。
 
  磷酸铁锂电池技术相对成熟、安全,但是也存在缺点,即能量密度低,电池一致性问题难以解决,精确性和稳定性很难控制,虽然现大多数电动汽车使用的是磷酸铁锂电池,但导致电动汽车续航里程短,难以满足消费者需求;
 
  钴酸锂电池相比于磷酸铁锂电池,虽然能量密度较大,但安全性较低,且成本高;三元电池能量密度高成本更低,但目前技术不成熟,导致安全性能不能得到保障。
 
  燃料电池也是新能源电池发展的另一大热点。氢燃料突出的特点就是无污染、效率高、可循环利用。氢作为一种燃料气体,燃烧释放的热量是汽油发热量的3倍,而燃烧的产物是水,完全无污染,因此氢作为燃料被认为将会成为21世纪最理想的能源。但是燃料电池也存在成本高、氢气来源有限、存在爆炸等安全隐患等缺点。
 
  锂电池和燃料电池的最大区别在于两者的工作本质不一样。锂电池是一个储能装置,通过可逆的电化学反应实现电能的存储和释放,它必须储能再放能,完全依赖于外部能量的供应。燃料电池无需储能,是一个电能生产装置,它通过电催化反应将燃料中的化学能转换成电能释放出来,工作方式跟内燃机比较类似。换句话说,锂电池的能源转换为电能到化学能再到电能,而燃料电池则是直接将化学能转化成电能。
 
  锂电池和燃料电池的优缺点对比
  ①能量密度
  锂电池系统属于封闭系统,由于受制于锂元素特性,已目前在锂电池中能量密度最高的三元锂电池为例,其单体能量密度也仅为1.08MJ/kg。燃料电池系统属于开放性系统,其能量密度实质上取决于储氢量,氢气本身的能量密度为143MJ/Kg,而且目前燃料电池系统能量密度超过350wh/kg,未来随着储氢技术的进步,能量密度提升仍有非常大的空间。
 
  ②功率密度
  锂电池系统高功率放电与高续航里程无法兼容,功率密度提升有限。燃料电池系统作为一个开放动力系统,输出功率提升容易,附加的电池也不会增加过多重量,丰田Mirai功率密度达到了2036W/kg。
 
  ③安全性
  不管是燃料电池系统还是锂离子动力电池,发生安全性事故的后果都是极其严重的。但是如果仅仅从系统控制的角度而言,笔者个人认为,燃料电池在安全性影响因素的可控性方面要比锂离子动力电池相对而言更容易控制。
 
  ④环境温度适应性
  当前,锂电池在零度以上的生活环境中性能不会受到到影响,但是零度以下出现的问题是其急需解决的难题。锂电的低温性能主要取决于温度对电极材料的电导、离子扩散系数以及电解液电导率的影响。
 
  燃料电池在启动以后,由于电池本身的工作原理会放热,即使是在很低的环境温度下燃料电池电堆的温度也会很快稳定在80~90℃的正常工作温度范围。
 
  随着燃料电池的不断发展,目前行业内已经形成了初步的共识,新能源汽车未来将是以锂电池作为主动力电池的新能源汽车和以燃料电池为主动力电池新能源汽车共存的局面。
 
  总结:燃料电池汽车是汽车电池的另一个重要方向,和锂电池放在一起比较,燃料电池的优缺点都很明显。但是从长远的角度讲,燃料电池和锂电池哪种会在未来被广泛使用还未可知。短期来看,锂电池更适用,而长期来看燃料电池更加可持续。
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