鉅大LARGE | 點擊量:544次 | 2022年06月10日
燃料動力鋰電池和鋰電池的全方位比較
作為一種新型的動力鋰電池,鋰離子電池的輸入/輸出功率,實際上是先將輸入的功率儲存起來,等待使用,然后通過輸出裝置輸出功率。
燃料動力電池相當于傳統汽車的內燃機。內燃機燒油,只有能量轉換設備,沒有儲能設備;燃料動力電池燃燒氫,氫也是一種能量轉換裝置,而不是能量儲存裝置。
鋰離子電池是能量存儲設備,所以從技術上講,燃料動力電池不是電池,而是引擎。
因此,燃料動力電池是發電裝置,而鋰離子電池是儲能裝置。下表是兩種動力鋰電池的感應和比較。比較因素包括誘導功能、成本、政策支持、資源約束、環境維護和商品化程度。
能量密度
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
能量密度是儲存在一定空間或質量內的能量量。電池的能量密度是電池單位體積或質量釋放的電能量。
電池的能量密度分為單個電池的能量密度和電池系統的能量密度。電池系統的能量密度低于單個電池。
鋰離子電池系統是一個封閉系統。由于鋰元素的特性,現在以鋰離子電池中能量密度最高的三元鋰離子電池為例,其單能量密度僅為1.08MJ/kg(電池組系統衰減20%)。
未來,假如你想提高鋰離子電池的能量密度,你要依靠全固態電池的技術來打破,但其能量密度的上限并不高。
燃料動力電池系統是一個開放的系統,它的能量密度基本上是由儲氫量決定的。氫本身的能量密度是143MJ/Kg,現在燃料動力電池系統的能量密度超過350wh/Kg。
功率密度
功率密度是電池的最大輸出功率與電池系統的質量或體積之比。
假如鋰離子電池系統提高了它的輸出功率,這樣它就可以在高功率下放電,一般的解決方法是新增電池的數量,這將新增整個電池系統的重量。即使特斯拉選擇當前能量密度最好的三元電池,它的電池組件組件接近半噸。
因此,鋰離子電池系統的高功率放電與電池壽命的高范圍不相容,功率密度的提高受到限制。
燃料動力電池本質上可以理解為一種以氫為原料的化學發電系統,因此輸出功率相對穩定。一般情況下,為了使放電功率最大化,只能新增動力鋰電池系統。例如,豐田Mirai配備了鎳氫電池。
作為一種開放式的動力系統,燃料動力電池系統簡單的提高了輸出功率,并且額外的電池不會新增太多的重量。豐田Mirai的功率密度達到2036W/kg。
安全
無論純電動鋰離子電池車還是燃料動力電池車,只要是車,安全都是最重要的指標。
鋰離子電池作為封閉的能量系統,從原理上很難做到高能量密度和安全性不相容,假如單純追求高能量密度,那么整個鋰離子電池系統就相當于炸彈。
因此,低能量密度的磷酸鐵鋰在主流工藝中具有更好的安全性,電池在電池溫度達到500~600度時才開始分化,不要太多的維護輔助設備。
Telsa選擇的三元電池具有很高的能量密度,但不耐高溫。它將區分250度和350度,導致安全性差。
解決方法是將7000多個電池并聯起來,大大降低單個電池泄漏和爆炸的風險。
但是,假如你分析一下特斯拉汽車的事故,不是輕微的碰撞,就是靜態的,但是電池著火了,所以它的安全還是有很多問題。
燃料動力電池本身是非常安全的,它被用于汽車,所以它的安全重要來自氫儲存系統。
然而,許多實驗已經證明,與汽油和天然氣這兩種常見的可燃氣體相比,氫氣的安全性并沒有降低。
此外,碳纖維現在被用于汽車儲氫設備,可以在時速80公里的多角度碰撞測試中毫發無損。
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