新エネルギー車用バッテリー分類の目録と分析

バッテリーとモーターの電子制御システムは、新エネルギー車の 3 つの重要なコンポーネントです。 動力バッテリーは新エネルギー車の「心臓部」とも言える重要なリンクです。
新エネルギー自動車の継続的な開発に伴い、動力電池への注目も高まっています。 これは新エネルギー車の開発を制限する重要な要因の 1 つです。 新エネルギー車の動力用バッテリーにはどのような種類がありますか?
鉛蓄電池
鉛蓄電池（VRLA）は、主に鉛とその酸化物でできた電極で、電解液は硫酸溶液中の電池です。 鉛蓄電池の充電状態では、正極の主成分は二酸化鉛、負極の主成分は鉛です。 放電状態では、プラス、マイナスの主原料は硫酸鉛です。 単一の鉛蓄電池の公称電圧は 2.0V で、1.5V まで放電し、2.4V まで充電できます。 アプリケーションでは、通常、6 つの単セル鉛蓄電池が接続されて、公称 12V 鉛蓄電池のほか、24V、36V、48V なども形成されます。
成熟した技術である鉛蓄電池は、その低コストと高い放電容量により、依然として量産可能な唯一の電気自動車用バッテリーです。 しかし、鉛蓄電池の比エネルギー、比出力、エネルギー密度は非常に低いため、これらの電池で駆動される電気自動車は十分な速度と航続距離を実現できません。
ニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池
ニッケルカドミウム電池 (一般に NiCd と呼ばれ、「ナイカド」と発音) は、一般的なタイプの電池です。 このタイプのバッテリーは、水酸化ニッケル (NiOH) と金属カドミウム (Cd) の化学製品を使用して電気エネルギーを生成します。 性能は鉛蓄電池より優れていますが、重金属が含まれているため、使用後に環境汚染を引き起こす可能性があります。
ニッケルカドミウム電池は500回以上充放電できるため、経済的で耐久性があります。 内部抵抗が低く、充電が早く、負荷が大きく、放電時の電圧変動が少ない、非常に理想的なDCバッテリーです。 ニッケルカドミウム電池は他の種類の電池と比べて、過充電や過放電に耐えることができます。 ニカド電池の放電電圧は放電設備により異なります。 各ユニットのバッテリー（Cell）は約1.2Vで、バッテリー容量の単位はAh（アンペアアワー）とmAh（ミリアンペアアワー）です。 この放電終止電圧の限界値を「放電終止電圧」といいます。 ニッケルカドミウム電池の放電終止電圧は1.0/セル(セルは各モジュールの電池)です。 自己放電率が低く、ニッケルカドミウム電池の保存期間が長く、特性が劣化しません。 充電後は元の特性が完全に回復し、-20度から60度の温度範囲で使用できます。 モジュール式バッテリーには金属容器を使用しているため、耐久性があり耐久性に優れています。 完全密閉方式を選択すると、電解液の漏れがないため、電解液の補充の必要がありません。
ニッケル水素電池は水素イオンと金属ニッケルによって生成され、ニッケルカドミウム電池よりも30%高い蓄電量を持っています。 軽量で寿命が長く、環境に優しい電池ですが、価格はニッケルカドミウム電池に比べて非常に高価です。
ニッケル水素電池は成熟段階に入ったばかりで、現時点で実用化検証・実用化・大規模化が進んでいるハイブリッド電気自動車用電池システムは唯一である。 現在、ハイブリッド電池の市場シェアの99％はニッケル水素電池であり、トヨタのプリウスが代表となって商品化されている。 現在、日本のPEVEと三洋電機は自動車用動力電池の世界トップメーカーであり、PEVEはハイブリッド動力車の市場シェアの85％を占めている。 現在、トヨタのプリウスをはじめとする主要な商用ハイブリッド車、アルファードやエスティマ、ホンダのシビックやインサイトなどにPEVEニッケル水素パワー電池パックが採用されています。 長安潔雲、奇瑞A5、一汽メルセデスベンツ、ゼネラルモーターズグランドハイアットなどのブランドの自動車はすでに実証運転を行っており、いずれもニッケル水素電池を使用している。 しかし、電池は主に海外から購入されており、国産ニッケル水素電池の自動車への適用はまだ研究開発の段階にある。
リチウム電池
「リチウム電池」とは、負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非水電解液を使用する電池の一種です。リチウム電池は、大きく分けて、リチウム金属電池とリチウム電池の2つに分類されます。金属リチウムが含まれており、充電可能です。
リチウム電池は一般に、正極材料として二酸化マンガン、負極材料として金属リチウムまたはその合金金属を使用し、非水電解液を使用する。
リチウム電池の材料構成は主に、正極材料、負極材料、セパレータ、電解質から構成されます。
正極材料の中で最も一般的に使用される材料は、コバルト酸化リチウム、マンガン酸化リチウム、リン酸鉄リチウム、および三元材料（ニッケル・コバルト・マンガン・ポリマー）です。 正極材料が大きな割合を占めます（正極材料と負極材料の質量比は 3 です。: 1-4: まず、正極材料の特性がリチウムの性能に直接影響するため、イオン電池の場合、そのコストも電池のコストに直接影響します。
現在、主な負極材料は天然黒鉛と人造黒鉛です。 研究されている負極材料には、窒化物、PAS、錫ベースの酸化物、錫合金、ナノ負極材料などの金属間化合物が含まれます。 負極材料は、リチウム電池の 4 つの主要コンポーネントの 1 つとして、電池容量とサイクル性能の向上に重要な役割を果たしており、リチウム電池産業の中核を成しています。
ポリエチレンは市場志向の膜材料です。 ポリオレフィン膜の主な種類は、ポリオレフィン (PE) とポリプロピレン (PP) です。 リチウム電池の構造において、セパレーターは重要な内部部品の 1 つです。 セパレーターの性能はバッテリーインターフェースの構造と内部抵抗を決定し、バッテリーの容量、サイクル、安全率に直接影響します。 セパレータの優れた性能は、電池の総合性能を向上させる上で重要な役割を果たします。
リン酸鉄リチウム電池
リン酸鉄リチウム電池とは、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池を指します。 リチウムイオン電池の正極材料には、主にコバルト酸化リチウム、マンガン酸化リチウム、ニッケル酸化リチウム、三元系材料、リン酸鉄リチウムなどが含まれます。このうち、コバルト酸化リチウムは現在、ほとんどのリチウム電池で使用されている正極材料です。
リン酸鉄リチウム電池は、充電式電池として、高容量、高出力電圧、優れた充放電サイクル性能、安定した出力電圧、高電流充放電、電気化学的安定性、安全な使用（過充電や過充電による発火や爆発がありません）を備えています。放電、過放電、短絡およびその他の操作エラー）、広い温度範囲、無毒または低毒性、および環境への汚染がありません。 リン酸鉄リチウム電池の正極として LiFePO4 を選択すると、特に放電率放電 (5-10C 放電)、安定した放電電圧、安全性 (非燃焼、爆発なし)、寿命 (サイクル数) などの優れた性能要件が得られます。 、環境汚染もありません。 現在、最高の大電流輸出用電源バッテリーです。
燃料電池
燃料電池は、非燃焼プロセス用の電気化学エネルギー変換装置です。 水素 (およびその他の燃料) と酸素は継続的に電気エネルギーに変換されます。 動作原理は、アノード触媒の作用下で H2 が H と e - に酸化されることです。 H と O2 はカソード反応で水を生成し、この水はプロトン交換膜を通って正極に到達します。 電流は外部回路を通じて生成され、継続的に反応して負極に到達します。 燃料電池には「バッテリー」という言葉が含まれていますが、従来のエネルギー貯蔵装置ではなく、発電装置の一種であり、これが燃料電池と従来のバッテリーの最大の違いです。
燃料電池は理想的な「内燃機関の代替品」です。 水素は燃料電池の主な燃料です。 燃料の安全性の観点からは、水素は無毒無害であり、製品は水であり、無毒無害で環境に優しくクリーンです。 水素濃度が低く、高圧水素が漏れて燃焼するとトーチ状となり周囲に拡散しません。 したがって、水素は天然ガスや石油などの化石燃料に比べて安全性が高い。 性能の観点から見ると、燃料電池のエネルギー変換効率は 50-70%、出力密度は約 3kW/WL です。ディーゼル エンジンの出力密度は約 1.3kW/L であり、理想的な「代替エンジン」となります。内燃エンジン'。 燃料電池のエネルギー密度は 500Wh/kg に達し、耐用年数は約 4000 サイクルで、その性能はリチウム電池よりも優れています。