供应冠军蓄电池
交流方法
交流方法相对直流法简单。
当使用受控电流时,ΔI = Imax Sin(2πft),产生的电压响应为:
ΔV = Vmax Sin(2πft + φ) (4)
这种情况的阻抗均为:
(5)
即阻抗是与频率有关的复阻抗,其模为 |Z|= Vmax/Imax, 相角为φ。
从理论上讲,向电池馈入一个交流电流信号,测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。
R = Vav / Iav (6)
式中 Vav----检测到交流信号的平均值;
Iav ---- 馈入交流信号的平均值
在实际使用中,由于馈入信号的幅值有限,电池的内阻在μΩ或mΩ级,因此,产生的电压变化幅值也在μ量级,信号容易受到干扰。尤其是在线测量时,受到的影响更大。采用基于数字滤波器的内阻测量技术和同步检波方法可以克服外界干扰,获得比较稳定的内阻数据。
5 对内阻值影响的因素
⑴ 不同测量方法对内阻值的影响
由于测量方法的不同,蓄电池内阻数值有较大的差异。因此,在研究内阻变化时需要在同一方法下进行测量。
⑵不同充电状态对内阻值的影响
蓄电池处于不同的状态,其内阻值也有很大的差异。放电容量达到80%后,内阻急剧上升。转入充电后,内阻很快恢复到正常数值。
⑶不同失效模式对内阻值的影响
蓄电池的不同失效模式反映在内阻变化的幅值并不一样。
图3 是不同劣化模式下的电池放电曲线。与一般的腐蚀模式对比可以发现:同样的欧姆内阻变化幅度,失水模式能提供的输出容量比腐蚀模式要低。
供应冠军蓄电池 失水模式与板栅腐蚀的放电差异[61]
另外的电池劣化模式也从不同的角度影响电池的内阻,除腐蚀和失水外,活性物质的不同结晶状态也影响输出容量和内阻。
对处于正常浮充电压一定时间后的电池,可以认为是在完全充电状态。
温度对电池内阻影响甚微,低温有些影响。在运行条件较好的场合,可以不考虑温度的影响。
目前国内还没有相关的标准对蓄电池内阻数据进行解释说明,只有IEEE Std 1188-1996中对内阻测量和数据分析作了简单的说明。IEEE Std 1188-1996指出:内阻受包括物理连接、电解液离子导电性和电极表面的活性物质的活性3方面因素的影响。内阻值与所采用的仪器和测量方法有关,内阻的变化可以当作电池性能或者说容量变化的指示。明显的内阻变化表明蓄电池有大的性能改变,超过30%的变化即可认为明显,但这个变化幅度可能跟不同厂家的电池有关。
锂离子电池的基本原理
1. 如何选择能量的载体
首先大家会问,为什么选择锂元素作为能量载体?
好吧,虽然我们不想去回顾化学的知识,可是这个问题必须得去元素周期表找答案,好在,大家总还记得元素周期表吧?!实在不记得,我们就花一分钟来看看下面的表吧。
要想成为好的能量载体,就要以尽可能小的体积和重量,存储和搬运更多的能量。因此,需要满足下面几个基本条件:
1) 原子相对质量要小
2) 得失电子能力要强
3) 电子转移比例要高
基于这3项基本原则,元素周期表上面的元素比下面的元素要好,左边的元素比右边的元素要好。初步筛选,我们只能在元素周期表的第一周期和第二周期里面去找材料:氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。排除惰性气体和氧化剂,只剩下氢、锂、铍、硼、碳,这5个元素。
氢元素是自然界最好的能量载体,所以氢燃料电池的研究一直方兴未艾,代表了电池领域一个非常有前途的方向。当然,如果核裂变技术在未来几十年能够取得重大突破,可以做到小型化甚至微型化,那么便携式的核燃料电池将会有广阔的发展空间。
接下来就是锂了,选择锂元素来做电池,是基于地球当前的所有元素中,我们能够找到的相对优解(铍的储量太少了,是稀有金属中的稀有金属)。氢燃料电池与锂离子电池的技术路线之争,在电动汽车领域打的如火如荼,大概就是因为这两种元素,是我们目前能够找到的比较好的能量载体。当然,这里面还牵涉到很多的商业利益,甚至政治博弈,这些不是本文要讨论的范畴。
顺便说一下,自然界中已经存在的,并为人类广泛使用的能源,比如石油、天然气、煤炭等,其主要成分也是碳、氢、氧等元素(在元素周期表的第一周期和第二周期)。所以不管是自然的选择,还是人类的“设计”,最终都是殊途同归的。
2. 锂离子电池的工作原理
下面讲讲锂离子电池的工作机理。这里不阐述氧化还原反应,化学基础不好的,或者已经把化学知识还给老师的人,看到这些专业的东西就会头晕,所以我们还是搞点直白的描述。这里借用一张图,这张图比较容易让人理解锂离子电池的原理。
竞争加剧
与比亚迪同设为深圳坪山新区“老乡”的深圳沃特玛电池有限公司(下称“沃特玛”),正通过抱团的方式挑战比亚迪在新能源电池的霸主地位。在日前举行的中国沃特玛新能源汽车产业创新联盟第三届年会上,沃特玛董事长李瑶谈到,沃特玛创新联盟研发总部将于2017年1月份投入,届时新能源汽车产业的近千家企业的研发力量将汇集深圳,未来将拉动5000亿的产值。
借助联盟资源共享,沃特玛正在加快步伐与比亚迪、宁德时代等动力电池制造巨头比拼。沃特玛在2013年倡导建立新能源汽车产业创新联盟,涵盖新能源汽车全产业链企业及与新能源汽车相关联的运营平台、金融服务、高等院校和科研机构。目前,联盟企业已有1000余家,仅上市公司就达55家。
作为最早研发磷酸铁锂新能源汽车动力电池的企业之一,沃特玛走出不同于比亚迪、宁德时代两大电动企业发展模式的第三条路,希望通过利用企业集群的优势,在技术研发、配套生产、市场开发、资金运作等方面形成综合竞争力,在动力电池领域占据更加有利的位置。
沃特玛总裁李金林于12月19日称,2016年,沃特玛在安徽铜陵、十堰、荆州、唐山、渭南等生产基地相继投产,目前的产能已达到12GWh,成为国内乃至全球规模最大的动力锂电池企业。
不过,由于统计口径不同,第三方高工产业研究院此前统计的数据是,2016年比亚迪和宁德时代的动力电池产能规划分别为16 GWh和10GWh,位居国内动力电池企业产能规划冠军和亚军,而沃特玛以6 GWh的动力电池产能规划位居第三。
张小飞谈到,动力电池前五大企业(比亚迪、宁德时代、沃特玛、国轩高科、力神)格局基本已定,但次级格局变化较大。未来几年,影响产业格局的主要变量包括政府主导的采购、电池技术水平、基于产业链联动的价格竞争以及规模效应等。
不仅沃特玛,比亚迪和宁德时代等动力电池巨头皆加快步伐。目前,比亚迪在惠州、深圳坑梓两个动力电池生产基地共有10GWh的产能,该公司还正在坑梓基地扩建6GWh的产能,预计会于明年达产。此外,比亚迪前不久在青海年产10GWh动力锂电池项目、年产2万吨动力电池材料生产及回收项目已开工。
作为全球最大的新能源汽车销量冠军,比亚迪采取垂直生产的方式,新能源汽车与动力电池相辅相成,新能源汽车的销量带动动力电池产量攀升。按比亚迪规划,2020年预计电池总产能将达到34GWh。比亚迪总裁王传福此前在接受第一财经记者采访时谈到,比亚迪从电池、变速箱、电机、电控等皆自己生产,不仅是为了节约成本和提高效率,最根本的还是在产业变动颠覆期迅速实现集成创新。
宁德时代则更专注于动力电池供应商的角色,目前与华晨宝马、 吉利帝豪EV、 宇通纯电动客车等国内外众多知名汽车厂商深度合作宁德时代市场总监杨琦19日接受第一财经记者采访时称,该企业今年大动作连连,其中9月投资江苏新厂,计划产能10 GWh。
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