燃料電池是一種將化學能直接轉化為電能的裝置,他的正極是氧電極,負極是氫或碳氫化合物或乙醇等燃料電極。催化劑在正極催化氧的還原反應,從外電路向氧電極反應部位傳導電子;在負極催化燃料的氧化反應,從反應部位向外電路傳導電子;電解液輸送燃料電極和氧電極反應產(chǎn)生的離子,并且阻止電子的傳遞。電子通過外電路作功,并形成電的回路。只要燃料和氧不斷地從裝置外部供給電池,就有放電產(chǎn)物不斷地從裝置向外排出(氫氧燃料電池)。
新能源汽車主要由電池驅動系統(tǒng)、電機系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及組裝等部分組成。其中電機、電控及組裝和傳統(tǒng)汽車基本相同,差價的原因在于電池驅動系統(tǒng)。從新能源汽車的成本構成看,電池驅動系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30-45%,而動力鋰電池又占據(jù)電池驅動系統(tǒng)約75-85%的成本構成。解決新能源汽車格的核心是降低動力鋰電池一次采購成本。市場上已經(jīng)商業(yè)化的動力鋰電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池和三元材料電池等,中國市場以磷酸鐵鋰為主,日韓大多選擇錳酸鋰和三元材料的混合電池體系。
新能源汽車動力鋰電池再利用領域主要瞄準ICT領域、家庭以及可再生能源發(fā)電儲能等領域。雖然動力鋰電池再利用實踐在國內還未開展,但是在日本、美國已經(jīng)有多年的示范經(jīng)驗。日韓從新能源汽車發(fā)展伊始就開始著力動力電池再利用的研究,這些前期研究工作給我國開展電池再利用研究提供了很好的借鑒。
動力鋰電池再利用的基礎研究是電池再利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵,需要部門整合資源推進再回收示范工程實踐。由于我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈條中各自為戰(zhàn)的態(tài)勢,車企、電池企業(yè)或者運營商主動牽頭從事電池再利用的研究具有較大的難度,通過組織示范工程推進我國動力電池再利用的標準建立和應用實踐尤為重要。此外,我國從奧運會、世博會以及各地早運營的示范項目的新能源汽車電池逐漸進入淘汰期,如何結合這些淘汰電池進行再利用應用實踐也更為迫切。
電池包內產(chǎn)熱來源共有五個,分別是外界物體帶來的熱量,電流作用產(chǎn)生的熱量,電化學反應、過充反應、低電壓大電流帶來的熱量,單純的化學反應,包括氣體膨脹在內的其他原因等。通過BMS、充電機與VCU來解決電池過充過放問題;不再盲目提升電池能量密度,在能量密度與安全性之間尋求平衡;推廣換電模式,將充換結合作為解決電動汽車續(xù)航的普適解決方案。
考慮到實際應用需求,不同的電動汽車,對于動力電池的需求是不同的。舉例來說,電動客車空間大,對能量密度要求低,出現(xiàn)異常時危害大,宜使用低能量密度,但穩(wěn)定性的磷酸鐵鋰電池;而小轎車空間小,對電池能量密度要求高,帶電量小,出現(xiàn)異常時危害相對小,且開發(fā)流程更加成熟,對電池保護更好,因此宜使用高能量密度,較為活潑的三元鋰電池。
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