Cinq types de batteries de véhicules et analyse des tendances de développement
L'un des éléments les plus importants des véhicules électriques à énergie nouvelle est la batterie, et l'une des raisons qui entravent le développement des véhicules à énergie nouvelle est le problème de charge de la batterie. Les batteries sont essentielles au développement des véhicules électriques à énergie nouvelle.
Quels sont les les types de batteries de véhicules? Quelles sont les performances et le prix des différents types de batteries pour véhicules ? Cet article présente de manière exhaustive les problèmes actuels liés aux types de batteries pour véhicules.
Table des matières
Cinq types de batteries de véhicules
Les types de batteries de véhicules comprennent les batteries au plomb, les batteries au nickel-cadmium et les batteries à hydrure métallique de nickel, les batteries au lithium, les batteries au phosphate de fer lithié et les piles à combustible.
Accumulateurs au plomb
En tant que technologie relativement mature dans les types de batteries de véhicules, les batteries au plomb sont encore les seules batteries pour véhicules électriques qui peuvent être produites en masse en raison de leur faible coût et de leur taux de décharge élevé.
Pendant les Jeux olympiques de Pékin, 20 véhicules électriques utilisant des batteries au plomb-acide ont assuré les services de transport pour les Jeux olympiques. Cependant, l'énergie spécifique, la puissance spécifique et la densité énergétique des batteries au plomb-acide sont très faibles, et il est impossible pour les véhicules électriques utilisant cette source d'énergie d'avoir une bonne vitesse et une bonne autonomie.
Piles au nickel-cadmium et piles au nickel-hydrure métallique
Bien que ses performances soient supérieures à celles des batteries plomb-acide, elle contient des métaux lourds qui pollueront l'environnement après son utilisation et sa mise au rebut. En ce qui concerne les types de batteries pour véhicules, la batterie à hydrure métallique de nickel vient juste d'atteindre le stade de la maturité, et c'est le seul système de batterie qui a été réellement vérifié, commercialisé et mis à l'échelle dans le système de batterie utilisé dans les véhicules électriques hybrides.
99% de la part de marché des batteries hybrides existantes sont des batteries à hydrure métallique de nickel. À l'heure actuelle, les principaux fabricants mondiaux de batteries automobiles comprennent principalement les sociétés japonaises PEVE et Sanyo. PEVE occupe 85% du marché mondial des batteries Ni-MH pour véhicules hybrides. L'application des batteries Ni-MH chinoises dans les automobiles en est encore au stade de la recherche et du développement.
Piles au lithium
Les batteries traditionnelles au plomb, au nickel-cadmium et à l'hydrure métallique de nickel dans les types de batteries de véhicules sont relativement matures sur le plan technologique, mais elles posent de gros problèmes lorsqu'elles sont utilisées comme batteries d'alimentation dans les automobiles. À l'heure actuelle, de plus en plus de constructeurs automobiles choisissent d'utiliser des batteries au lithium comme batteries d'alimentation pour les types de batteries de véhicules. En effet, les batteries lithium-ion présentent les avantages suivants : tension de fonctionnement élevée, grande énergie spécifique, petite taille, poids léger, longue durée de vie, faible taux d'autodécharge, pas d'effet de mémoire, pas de pollution, etc.
À l'heure actuelle, les goulets d'étranglement qui entravent le développement des batteries lithium-ion de puissance sont : les performances en matière de sécurité et le système de gestion des batteries automobiles de puissance. En ce qui concerne les performances de sécurité, en raison de la densité énergétique élevée, de la température de fonctionnement élevée et de l'environnement de travail difficile des batteries lithium-ion, associées au concept de sécurité axé sur les personnes, les utilisateurs ont posé des exigences très élevées en matière de sécurité des batteries.
En ce qui concerne le système de gestion de la batterie automobile, étant donné que la tension de fonctionnement de la batterie automobile est de 12 ou 24 V, alors que la tension de fonctionnement d'une seule batterie lithium-ion est de 3,7 V, il est nécessaire d'augmenter la tension en connectant plusieurs batteries en série.
Cependant, étant donné qu'il est difficile pour la batterie d'obtenir une charge et une décharge complètement uniformes, la batterie unique dans plusieurs blocs de batteries connectés en série aura un état de charge et de décharge déséquilibré, et la batterie apparaîtra sous-chargée et surdéchargée. Cette situation entraînera une forte détérioration des performances de la batterie et finira par empêcher l'ensemble du bloc-batterie de fonctionner normalement, voire par le mettre au rebut, ce qui affectera considérablement la durée de vie et la fiabilité de la batterie.
Batteries au lithium fer phosphate
La batterie au phosphate de fer lithié est également une sorte de batterie au lithium. Son énergie spécifique est inférieure de moitié à celle de la batterie lithium-oxyde de cobalt, mais elle offre une grande sécurité, le nombre de cycles peut atteindre 2000 fois, la décharge est stable et le prix est bas. Elle est devenue un nouveau choix pour les types de batteries de véhicules.
Piles à combustible
En termes simples, une pile à combustible est un dispositif de production d'énergie qui convertit directement l'énergie chimique présente dans le combustible et l'oxydant en énergie électrique. La plus prometteuse pour une utilisation dans les automobiles est la pile à combustible à membrane d'échange de protons. Son principe de fonctionnement est le suivant : envoyer de l'hydrogène à l'anode et, sous l'action du catalyseur, séparer deux électrons de l'atome d'hydrogène.
Les deux électrons sont attirés par la cathode pour générer un courant à travers un circuit externe, et les ions hydrogène qui ont perdu des électrons peuvent passer à travers la membrane d'échange de protons et se recombiner avec des atomes d'oxygène et des électrons à la cathode pour former de l'eau. Comme l'oxygène peut être obtenu à partir de l'air, tant que l'hydrogène est fourni en continu à l'anode et que l'eau est éliminée à temps, la pile à combustible peut fournir de l'énergie électrique en continu.
Comme la pile à combustible convertit directement l'énergie chimique du combustible en énergie électrique sans processus de combustion intermédiaire, elle n'est pas limitée par le cycle de Carnot. À l'heure actuelle, parmi les types de batteries de véhicules, le rendement de conversion du combustible en électricité du système de pile à combustible est compris entre 45% et 60%, tandis que le rendement de la production d'énergie thermique et de l'énergie nucléaire est compris entre 30% et 40%.
Tendance du développement des batteries pour véhicules à énergie nouvelle
Dans le développement des véhicules à énergie nouvelle, la technologie des batteries à hydrure métallique de nickel est la plus mûre et restera le courant dominant des types de batteries pour véhicules dans les trois prochaines années. Ensuite, la technologie des batteries à hydrure métallique de nickel sera en concurrence avec le phosphate de fer lithié et les piles à combustible à hydrogène, et sera progressivement remplacée par les batteries au lithium et les piles à combustible d'ici cinq ans.
En ce qui concerne l'évolution des prix, le prix actuel des batteries lithium-ion à charge rapide pour les types de batteries de véhicules est d'environ $1600/kwh, et le prix des batteries lithium-ion ordinaires est d'environ $500/kwh. Selon la tendance actuelle des prix de l'essence et de l'électricité aux États-Unis, le coût d'utilisation d'un véhicule électrique à batterie lithium-ion à charge rapide avec une autonomie de 100 km est supérieur de 25% à celui d'un véhicule à moteur à combustion interne à essence ayant des performances comparables pendant toute la durée de vie du véhicule.
Une fois que le prix des batteries pour les véhicules électriques aura baissé à $200-300/kwh, le coût d'utilisation des véhicules électriques sera comparable à celui des véhicules traditionnels. Selon les prévisions, avec l'encouragement des politiques pertinentes dans différents pays, la demande mondiale d'ions lithium pour les véhicules électriques approchera les 50 Gwh en 2020, le coût des batteries à charge rapide devrait baisser à $400-500/kwh en 2020, et le prix des batteries électriques ordinaires peut baisser à $200-300/kwh.
Les véhicules à énergie nouvelle choisissent des batteries ternaires au lithium ou des batteries au phosphate de fer-lithium
Pour les véhicules à énergie nouvelle, le cœur est la batterie, qui représente entre 401 et 601 tonnes du coût du véhicule. À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de batteries pour véhicules, et les voies techniques les plus importantes sont la voie de la batterie ternaire au lithium et la voie de la batterie au phosphate de fer-lithium. En tant que consommateur, comment choisir ? Les batteries n'affectent pas seulement la durée de vie des véhicules à énergie nouvelle, mais aussi directement de nombreuses performances. Parmi celles-ci, les consommateurs sont surtout préoccupés par la sécurité, l'autonomie de la batterie et le chargement.
La sécurité est le principe de base de toute autre activité. À cet égard, il convient de comparer lfp vs nmcLes batteries au phosphate de fer et de lithium présentent des avantages évidents. Lorsque la température atteint 180°C, la cathode de la batterie à matériau ternaire commence à se décomposer et à générer une grande quantité d'oxygène, qui réagit chimiquement avec le solvant à l'intérieur de la batterie, puis génère une grande quantité de chaleur pour former une réaction en chaîne. Toutefois, comme la voiture équipée d'une batterie au lithium-fer-phosphate peut supporter une température de 800°C à l'électrode positive, les conditions de l'incendie sont relativement difficiles et relativement longues, ce qui laisse suffisamment de temps au propriétaire pour s'enfuir.
En termes d'autonomie, il ne fait aucun doute que la batterie ternaire au lithium, avec une densité énergétique plus élevée, présente plus d'avantages. Mais pour les véhicules à énergie nouvelle, l'autonomie de croisière est suffisante en fonction de leurs propres scénarios d'utilisation. Sinon, trop de puissance et une batterie trop lourde ne feront qu'augmenter le coût d'achat et la consommation d'énergie de la voiture, et les performances en termes de coûts sont extrêmement faibles. L'essentiel est de reconstituer rapidement la puissance.
En ce qui concerne les caractéristiques chimiques de la batterie elle-même, la charge de la pile ternaire au lithium est plus rapide parce que sa tension est plus élevée et qu'elle a une plus grande puissance de charge à courant égal. Les batteries au lithium-fer-phosphate peuvent compenser cette lacune grâce à la technologie. La tension des véhicules à batterie ternaire au lithium est très élevée, mais si la tension de la pile de chargement est faible, sa puissance de chargement ne pourra pas augmenter.
Pêche
Bonjour Chers lecteurs, je me présente en toute confiance comme un auteur ayant une passion fervente pour l'écriture et une expérience substantielle dans l'industrie de l'échange de batteries. Je suis titulaire d'une licence en ingénierie électronique et j'ai travaillé comme ingénieur en batteries dans une entreprise renommée de batteries d'énergie. J'ai participé activement à divers projets de stations d'échange de motos et les ai dirigés, depuis la conception jusqu'à la mise en œuvre opérationnelle.
Au fil des ans, j'ai exploré et étudié en profondeur les technologies d'échange, les modèles commerciaux et les tendances du marché. Grâce à mon expérience pratique, j'ai acquis des connaissances précieuses, contribuant activement à divers aspects de la planification des stations, de la sélection des équipements et de la gestion opérationnelle.
Je suis impatient de partager mes idées et mes expériences dans le domaine de l'échange de batteries. Je pense que mes écrits vous aideront à mieux comprendre ce secteur en pleine évolution et vous fourniront des informations précieuses pour votre prise de décision. Embarquons ensemble pour un voyage passionnant à la découverte du monde de l'échange de batteries !
Cinq types de batteries de véhicules et analyse des tendances de développement
L'un des éléments les plus importants des véhicules électriques à énergie nouvelle est la batterie, et l'une des raisons qui entravent le développement des véhicules à énergie nouvelle est le problème de charge de la batterie. Les batteries sont essentielles au développement des véhicules électriques à énergie nouvelle.
Quels sont les les types de batteries de véhicules? Quelles sont les performances et le prix des différents types de batteries pour véhicules ? Cet article présente de manière exhaustive les problèmes actuels liés aux types de batteries pour véhicules.
Cinq types de batteries de véhicules
Les types de batteries de véhicules comprennent les batteries au plomb, les batteries au nickel-cadmium et les batteries à hydrure métallique de nickel, les batteries au lithium, les batteries au phosphate de fer lithié et les piles à combustible.
Accumulateurs au plomb
En tant que technologie relativement mature dans les types de batteries de véhicules, les batteries au plomb sont encore les seules batteries pour véhicules électriques qui peuvent être produites en masse en raison de leur faible coût et de leur taux de décharge élevé.
Pendant les Jeux olympiques de Pékin, 20 véhicules électriques utilisant des batteries au plomb-acide ont assuré les services de transport pour les Jeux olympiques. Cependant, l'énergie spécifique, la puissance spécifique et la densité énergétique des batteries au plomb-acide sont très faibles, et il est impossible pour les véhicules électriques utilisant cette source d'énergie d'avoir une bonne vitesse et une bonne autonomie.
Piles au nickel-cadmium et piles au nickel-hydrure métallique
Bien que ses performances soient supérieures à celles des batteries plomb-acide, elle contient des métaux lourds qui pollueront l'environnement après son utilisation et sa mise au rebut. En ce qui concerne les types de batteries pour véhicules, la batterie à hydrure métallique de nickel vient juste d'atteindre le stade de la maturité, et c'est le seul système de batterie qui a été réellement vérifié, commercialisé et mis à l'échelle dans le système de batterie utilisé dans les véhicules électriques hybrides.
99% de la part de marché des batteries hybrides existantes sont des batteries à hydrure métallique de nickel. À l'heure actuelle, les principaux fabricants mondiaux de batteries automobiles comprennent principalement les sociétés japonaises PEVE et Sanyo. PEVE occupe 85% du marché mondial des batteries Ni-MH pour véhicules hybrides. L'application des batteries Ni-MH chinoises dans les automobiles en est encore au stade de la recherche et du développement.
Piles au lithium
Les batteries traditionnelles au plomb, au nickel-cadmium et à l'hydrure métallique de nickel dans les types de batteries de véhicules sont relativement matures sur le plan technologique, mais elles posent de gros problèmes lorsqu'elles sont utilisées comme batteries d'alimentation dans les automobiles. À l'heure actuelle, de plus en plus de constructeurs automobiles choisissent d'utiliser des batteries au lithium comme batteries d'alimentation pour les types de batteries de véhicules. En effet, les batteries lithium-ion présentent les avantages suivants : tension de fonctionnement élevée, grande énergie spécifique, petite taille, poids léger, longue durée de vie, faible taux d'autodécharge, pas d'effet de mémoire, pas de pollution, etc.
À l'heure actuelle, les goulets d'étranglement qui entravent le développement des batteries lithium-ion de puissance sont : les performances en matière de sécurité et le système de gestion des batteries automobiles de puissance. En ce qui concerne les performances de sécurité, en raison de la densité énergétique élevée, de la température de fonctionnement élevée et de l'environnement de travail difficile des batteries lithium-ion, associées au concept de sécurité axé sur les personnes, les utilisateurs ont posé des exigences très élevées en matière de sécurité des batteries.
En ce qui concerne le système de gestion de la batterie automobile, étant donné que la tension de fonctionnement de la batterie automobile est de 12 ou 24 V, alors que la tension de fonctionnement d'une seule batterie lithium-ion est de 3,7 V, il est nécessaire d'augmenter la tension en connectant plusieurs batteries en série.
Cependant, étant donné qu'il est difficile pour la batterie d'obtenir une charge et une décharge complètement uniformes, la batterie unique dans plusieurs blocs de batteries connectés en série aura un état de charge et de décharge déséquilibré, et la batterie apparaîtra sous-chargée et surdéchargée. Cette situation entraînera une forte détérioration des performances de la batterie et finira par empêcher l'ensemble du bloc-batterie de fonctionner normalement, voire par le mettre au rebut, ce qui affectera considérablement la durée de vie et la fiabilité de la batterie.
Batteries au lithium fer phosphate
La batterie au phosphate de fer lithié est également une sorte de batterie au lithium. Son énergie spécifique est inférieure de moitié à celle de la batterie lithium-oxyde de cobalt, mais elle offre une grande sécurité, le nombre de cycles peut atteindre 2000 fois, la décharge est stable et le prix est bas. Elle est devenue un nouveau choix pour les types de batteries de véhicules.
Piles à combustible
En termes simples, une pile à combustible est un dispositif de production d'énergie qui convertit directement l'énergie chimique présente dans le combustible et l'oxydant en énergie électrique. La plus prometteuse pour une utilisation dans les automobiles est la pile à combustible à membrane d'échange de protons. Son principe de fonctionnement est le suivant : envoyer de l'hydrogène à l'anode et, sous l'action du catalyseur, séparer deux électrons de l'atome d'hydrogène.
Les deux électrons sont attirés par la cathode pour générer un courant à travers un circuit externe, et les ions hydrogène qui ont perdu des électrons peuvent passer à travers la membrane d'échange de protons et se recombiner avec des atomes d'oxygène et des électrons à la cathode pour former de l'eau. Comme l'oxygène peut être obtenu à partir de l'air, tant que l'hydrogène est fourni en continu à l'anode et que l'eau est éliminée à temps, la pile à combustible peut fournir de l'énergie électrique en continu.
Comme la pile à combustible convertit directement l'énergie chimique du combustible en énergie électrique sans processus de combustion intermédiaire, elle n'est pas limitée par le cycle de Carnot. À l'heure actuelle, parmi les types de batteries de véhicules, le rendement de conversion du combustible en électricité du système de pile à combustible est compris entre 45% et 60%, tandis que le rendement de la production d'énergie thermique et de l'énergie nucléaire est compris entre 30% et 40%.
Tendance du développement des batteries pour véhicules à énergie nouvelle
Dans le développement des véhicules à énergie nouvelle, la technologie des batteries à hydrure métallique de nickel est la plus mûre et restera le courant dominant des types de batteries pour véhicules dans les trois prochaines années. Ensuite, la technologie des batteries à hydrure métallique de nickel sera en concurrence avec le phosphate de fer lithié et les piles à combustible à hydrogène, et sera progressivement remplacée par les batteries au lithium et les piles à combustible d'ici cinq ans.
En ce qui concerne l'évolution des prix, le prix actuel des batteries lithium-ion à charge rapide pour les types de batteries de véhicules est d'environ $1600/kwh, et le prix des batteries lithium-ion ordinaires est d'environ $500/kwh. Selon la tendance actuelle des prix de l'essence et de l'électricité aux États-Unis, le coût d'utilisation d'un véhicule électrique à batterie lithium-ion à charge rapide avec une autonomie de 100 km est supérieur de 25% à celui d'un véhicule à moteur à combustion interne à essence ayant des performances comparables pendant toute la durée de vie du véhicule.
Une fois que le prix des batteries pour les véhicules électriques aura baissé à $200-300/kwh, le coût d'utilisation des véhicules électriques sera comparable à celui des véhicules traditionnels. Selon les prévisions, avec l'encouragement des politiques pertinentes dans différents pays, la demande mondiale d'ions lithium pour les véhicules électriques approchera les 50 Gwh en 2020, le coût des batteries à charge rapide devrait baisser à $400-500/kwh en 2020, et le prix des batteries électriques ordinaires peut baisser à $200-300/kwh.
Les véhicules à énergie nouvelle choisissent des batteries ternaires au lithium ou des batteries au phosphate de fer-lithium
Pour les véhicules à énergie nouvelle, le cœur est la batterie, qui représente entre 401 et 601 tonnes du coût du véhicule. À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de batteries pour véhicules, et les voies techniques les plus importantes sont la voie de la batterie ternaire au lithium et la voie de la batterie au phosphate de fer-lithium. En tant que consommateur, comment choisir ? Les batteries n'affectent pas seulement la durée de vie des véhicules à énergie nouvelle, mais aussi directement de nombreuses performances. Parmi celles-ci, les consommateurs sont surtout préoccupés par la sécurité, l'autonomie de la batterie et le chargement.
La sécurité est le principe de base de toute autre activité. À cet égard, il convient de comparer lfp vs nmcLes batteries au phosphate de fer et de lithium présentent des avantages évidents. Lorsque la température atteint 180°C, la cathode de la batterie à matériau ternaire commence à se décomposer et à générer une grande quantité d'oxygène, qui réagit chimiquement avec le solvant à l'intérieur de la batterie, puis génère une grande quantité de chaleur pour former une réaction en chaîne. Toutefois, comme la voiture équipée d'une batterie au lithium-fer-phosphate peut supporter une température de 800°C à l'électrode positive, les conditions de l'incendie sont relativement difficiles et relativement longues, ce qui laisse suffisamment de temps au propriétaire pour s'enfuir.
En termes d'autonomie, il ne fait aucun doute que la batterie ternaire au lithium, avec une densité énergétique plus élevée, présente plus d'avantages. Mais pour les véhicules à énergie nouvelle, l'autonomie de croisière est suffisante en fonction de leurs propres scénarios d'utilisation. Sinon, trop de puissance et une batterie trop lourde ne feront qu'augmenter le coût d'achat et la consommation d'énergie de la voiture, et les performances en termes de coûts sont extrêmement faibles. L'essentiel est de reconstituer rapidement la puissance.
En ce qui concerne les caractéristiques chimiques de la batterie elle-même, la charge de la pile ternaire au lithium est plus rapide parce que sa tension est plus élevée et qu'elle a une plus grande puissance de charge à courant égal. Les batteries au lithium-fer-phosphate peuvent compenser cette lacune grâce à la technologie. La tension des véhicules à batterie ternaire au lithium est très élevée, mais si la tension de la pile de chargement est faible, sa puissance de chargement ne pourra pas augmenter.
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