汽车用动力锂离子电池发展现状

　万方数据

及铁源为材料，价格便宜。

但磷酸铁锂材料也存在以下缺点：

（１）导电性差：磷酸铁锂不能得到大范围应用的主要问题，需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒，或颗粒表面包覆导电碳材料，提高材料的电子电导率。

（２）振实密度较低：一般只能达到１．３—１．５，该缺点决定了在小型电池如手机电池等没有优势，主要用来制作动力电池。

（３）电压平台低：一般为３．２Ｖ。

目前锂铁电池正极生产技术有以下三种：（１）在粉体颗粒表面以碳元素涂布；（２）用金属氧化物包覆颗粒；（３）采用纳米制程技术细化材料颗粒，使之微粒化。

２车用锂离子电池系统

车用锂离子电池系统一般由电芯及电池组、电池管理系统（ＢＭＳ）、高压电安全系统（直流接触器、熔断器、预充电电阻）、冷却系统和检测单元（电流传感器、电压传感器和温度传感器）等组成，如图ｌ所示。

图１车用离子电池系统结构示意图

２．１电芯及电池组

一个典型的锂离子电芯主要包括正极片、负极片、正负极集流体、隔膜纸、外壳及密封圈、盖板等，常用电芯形状主要有圆柱形和方形。

为了满足整个电池系统的电压、能量和功率要求，电池组一般是由若干个电芯按照串联或并

·２２·联的方式组合起来，每个电芯之间由导线连接，同时，为了对电芯的温度、电流、电压、荷电状态（ＳＯＣ）等信息进行实时监测，又可以把电池组分成若干个模块，各电芯和模块之间以一定方式科学合理组合，保证整个电池组的电性能、热平衡和散热要求。

２．２电池管理系统ＢＭＳ

电池管理系统（ＢＭＳ）用来监控和保护电池的运行状态，应该能精确检测电池的参数，包括：单体电压、模块电压、电流、温度。利用电池模块和电池系统的信息计算并报告荷电状态ＳＯＣ，寿命状态ＳＯＨ（ＳｔａｔｅＯｆＨｅａｌｔｈ），当前可用充放电功率，并执行对接触器的控制。ＢＭＳ系统由ＢＭＵ（ＢａｔｔｅｒｙＭｏｄｕｌｅＵｎｉｔ，又名ＣＥＣＵ，ＣｅｎｔｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ），ｃｓｃ（ＣｅｌｌＳｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇＣｉｒｃｕｉｔ，又名ＬＥＣＵ，ＬｏｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）、接触器、预充电电阻、保险丝、电压传感器温度传感器，以及电流传感器等模块组成。图２显示了电池及其管理系统与外部连接的典型例子。

图２电池管理系统ＢＭＳ组成及与外部连接示意图

在ＢＭＳ中，ＣＳＣ主要功能有：

（１）单体／模块电压采集：一个模块由若干个电池单体串并联组成，并由一个ＣＳＣ监控，每个ＣＳＣ采集模块内各个单体的电压和整个模块的电压：

（２）模块内平衡：ＣＳＣ根据判断模块内各个单体的电压，通常是通过电阻放电的形式，消除模块间容量的差异；

（３）电池模块温度检测：ＣＳＣ测量若干点模块内电池的温度；

上海汽车２０１０．０１　万方数据

　万方数据

　万方数据

术。但锂离子电池仍然处于实验、限量生产水平，短期应用还存在风险，锂离子电池应用到混合动力车上面临的主要挑战是产量和可靠性，包括寿命和潜在安全问题，从而导致电池生产商和汽车制造商同时面临很大的经济风险，很多化学和电池机构正在进行该项研究。

如图４所示，对于混合动力车，使用寿命、工作温度范围和价格还有很大挑战，但在延长使用寿命方面已经取得了显著进展并仍在继续…。

图４先进锂离子电池系统发展现状与美国ＦｒｅｅｄｏｍＣＡＲ最小助力混合动力车能量储存目标比较图

对于电动车用电池，使用寿命、工作温度范围和价格仍然有很大的挑战，另外能量密度和比能量也存在挑战，如图５所示。为了达到能量需求目标，在先进的电极方面必须有大的发展和突破。

另外，包括锂离子电池系统的高压安全、电池材料的回收、电池充电技术等也还面临着很大的挑战。

上海汽车２０１０．０１

图５先进锂离子电池系统发展现状

与ＵＳＡＢＣ纯电动车能量储存目标比较图

５展望

目前全球电动车电池技术发展有两大方向：一是从现有的二次电池加以改良，另一则是开发新的燃料电池。目前车用动力电池多数仍停留在价格相对便宜的铅酸电池等传统产品上，但随着技术突破和生产成本有效控制，锂电池质轻、续航里程长以及高能量密度和输出功率的优势逐渐浮现，长期来看将成为发展主流，整车厂与锂离子电池生产厂商合作共同开发电池系统是必然趋势。但在锂离子电池系统本身存在的价格、寿命、安全等主要问题解决之前，其在新能源汽车上的大规模应用还需要２～５年。

参考文献

１ＳｔｅｖｅｎＧ．Ｃｈａｌｋ．ＪａｍｅｓＦ．Ｍｉｌｌｅｒ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］，２００６，１５９：７３－８０．

·２５·　万方数据

汽车用动力锂离子电池发展现状

作者：谢先宇， 王潘， 安浩， 傅振兴， Xie Xianyu， Wang Pan， An Hao， Fu Zhenxing 作者单位：上海捷能汽车技术有限公司,上海,201804

刊名：

上海汽车

英文刊名：SHANGHAI AUTO

年，卷(期)：2010(1)

1.Steven G Chalk;James F Miller Key challenges and recent progress in batteries, fuel cells, and hydrogen storage for clean energy systems[外文期刊] 2006(1)

本文链接：/Periodical_shqc201001007.aspx