打造最有动力的动力电池说明文答案
在整个动力电池市场,磷酸铁锂动力电池的占比已经达到50%以上,全球使用磷酸铁锂动力电池的电动车和混合电动车的总销量已经突破100万。在中国,以比亚迪为代表的磷酸铁锂生产企业已经成为全球最大的磷酸铁锂材料生产商,中国也成为磷酸铁锂动力电池制造和应用的头号大国。
为什么是磷酸铁锂:
正极材料是动力型锂电池的基石。过去几十年间涌现出来的正极材料层出不穷,然而,真正得到工业化应用的只有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等寥寥几种。在这些正极材料中,磷酸铁锂有着自己独一无二的优点。
最不可替代的优势是成本优势。组成磷酸铁锂的铁元素和磷元素储量丰富,资源易得且价格低廉,相比之下,其他几种正极材料中含有的镍、钴等都是稀有昂贵的有金属。另外,磷酸铁锂的能量密度很高,安全性、循环寿命、容量稳定性等性能都很好。可以说,磷酸铁锂是国际公认的可持续发展的动力型锂电池正极材料。
混合电动车
绿、经济地合成磷酸铁锂:
要实现磷酸铁锂的大规模应用,必须建立吨级生产能力的制造工艺与装置。事实上,历经几十年的研究,国际上已经开发出许多不同的合成路线。但是它们大多存在烧结时间长、能耗大、产生污染性气体等不足。
锂电池的“黄金配角”:
如果说正极材料是动力型锂电池的“主角”,那么,负极材料和电解液虽说是“配角”,却也是戏份重要的“黄金配角”。它们都对电池的性能有着显著影响。
举个例子,我们都有这样的体验:手机在寒冷的天气里很快就会没电,开机也很缓慢;电动汽车也一样,在寒冷的环境下很容易遇到无法正常工作的麻烦。所以,性能优异的电池必须解决低温冷启动的问题。锂电池的低温性能仅靠改进磷酸铁锂正极材料是不够的,还要对电池的整个化学体系进行设计,包括负极和电解液的选择、制造方法的设计和工艺优化等。换句话说,用什么材料制备,怎么制备,在什么条件下制备,都会影响电池的低温性能。
精准预测电池的状态
电池的状态包括很多方面,例如荷电状态、健康状态、功率状态。不过,我们关注最多的还是荷电状态,简单来说,就是电池还剩下多少电量。
当电池电量较低时,它会提示我们该充电了。那么,怎样监测电池的荷电状态呢?马紫峰团队创新性地借鉴了化工系统工程的方法,把电池放电曲线上各个参数的变化看作化学反应工程中反应器里压力、温度、物质浓度的变化,而这些变化过程可以用数学模型来精确地描述出来。当然,我们希望描述得越精确越好。
锂电池的充电和放电过程,实际上是一个化学反应过程。这个化学反应过程是包含多个子项的复杂系统,其中既有电化学反应,也有传质过程、电荷转移过程、传热过程等。这个化学反应过程的影响因素也很多,如材料的化学体系、电池内阻、界面效应、开路电压等。把这些因素拟合成函数并通过大量的实际生产数据加以修正,就是建立电池荷电状态模型的基本思路。