国内外锂离子动力绯em发展概况.docVIP

引言 锂离子动力电池具有能量高、重量轻、绿色环保无污染等优点，应用范围广泛，其应用领域包括数码产品、家用电器、电动工具、电动汽车、航空、航天和武器装备等。随着技术的不断进步，锂动力电池安全性不断提高，锂电池单体容量越来越大，其应用于潜艇等大型军事装备的可行性也不断提高。 一、国内外锂离子动力电池发展概况 1、国外锂离子动力电池发展概况 1.1日本索尼公司对锂离子电池的研究开展较早，生产的锂离子电池在性能上和品种上已经具备相当高的水平。该公司生产的圆柱型单体电池分为高能型和高功率型。其中高能型电池的比能量为110 Wh/kg，80%DOD 的比功率300 W/kg，充放电次数1200 次。高功率型的圆柱电池80%DOD 的比功率高达800 W/kg。日本三井造船生产的磷酸铁锂动力电池能以20C 的倍率放电，10C 左右的倍率进行快速充电，在3C 充放电条件下循环500 次，容量保持90％以上。日本汤浅公司（YAUSA）生产的锰酸锂电池，比能量是铅酸电池的3 倍，计划取代潜艇用铅酸电池。装有该公司锂离子电池的无人试验小潜艇已于1999年10 月完成了水下试验。 1.2法国SAFT 公司是世界著名的锂电池生产公司，其各种型号锂离子电池已广泛应用于卫星、UUV（无人水下航行器）以及各类便携式电子设备上。据美国能源杂志报道，上世纪末，SAFT英国分公司就曾与英军合作研制过一款24 V，12Ah 容量的锂电池。目前该公司生产的圆柱型单体锂离子电池比能量达到143 Wh/kg，80%DOD 的比功率为345 W/kg，为装备潜艇而制造的锂离子动力电池，单体容量为3000 Ah 级。 1.3德国瓦尔塔公司也在研制高能量密度型和高功率密度型电池。其高能密度型电池为方型，容量为60 Ah，比能量为115 Wh/kg，使用寿命达900 次(100%DOD)。 1.4在上世纪末，美军也在商品化的锂离子电池基础上展开了军事化应用。据美国能源杂志介绍，美国YARDNEY 公司已为水下军事装备研制了三款锂离子动力电池，包括：①水下无人作战平台（UUV）电池系统，总能量10 kWh，360 块单体容量8 Ah（4 并90 串），电压324 V。②全电动鱼雷高功率锂离子电池系统，由100 块单体容量25 Ah 的锂动力电池组成电池组，最大功率密度650 W/kg。③袖珍潜艇装置（ASDS-1）的高能量锂离子电池系统，2005 年首次安装于ASDS-1 艇，锂离子电池总能量1.2 MWh，单体电池能量密度170 ～ 200 Wh/kg。美军在水下自动航行器（AUV）中已应用锂离子电池，其功率密度达到100 Wh/kg。据美国能源杂志介绍，HUGIN1000型AUV 的电池系统为聚合物锂离子电池与燃料电池组合而成，该系统性能先进，HUGIN1000型AUV 总航程已达500 海里。 2、国内锂离子动力电池发展概况 我国锂离子动力电池研制始于二十世纪，起步较晚。但自2000 年以来，随着我国投入十多亿资金用于支持发展电动车和相关电池技术，以及“863”电动汽车重大专项的实施，有实力的国营、民营企业对锂离子动力电池进行了开发研究，生产的锂离子电池性能与国外产品相当，某些方面甚至优于国外产品，对外出口量不断上升。目前我国锂离子动力电池主要包括电动工具电池、电动自行车电池、特种车用电池和电动汽车用电池等，各种锂离子动力电池均处于产业化起步阶段。 其中电动自行车用锂离子电池和电动工具用锂离子电池产业化基础相对较好，电动汽车电池仍处于研发和配车路试阶段。比亚迪公司2008 年12 月份推出的F3DM 双模式纯电动车是该公司的代表产品，曾一度引起国内外轰动，其搭载的锂电池，输出功率为125 kW，达到3.0 升发动机功率水平，启动瞬间加速能力超过3.0 升发动机水平，锂电池续驶里程达100 公里，它比丰田研制的同类产品早一年时间。该公司生产的E6 纯电动轿车采用自行生产的磷酸铁锂电池，用220V 民用电源15 min 可充电80％，100 km 能耗为20 kWh，现已上市。奇瑞的S18 纯电动汽车已经下线。该车应用40 Ah 磷酸铁锂动力电池，可以在半小时内充电80％。深圳雷天公司在其网页上显示的TS-LFP7000 AHC 型锂离子动力电池容量为7000 AH，为目前已知的单体容量最大的锂离子动力电池，但其安全性未知。我国某型蛙人运载器采用100 Ah 锂离子动力电池。某型操雷应用聚合物锂离子动力电池，其单体电池容量为45Ah。 二、锂离子电池的结构与工作原理 1、锂离子电池的结构 锂离子电池的结构是由可“嵌入”锂离子的正极和可“释放”锂离子的负极构成。中间是电解质，把正极与负极隔开，锂离子可以通过而电子不能通过。通过锂离子在正负电极之间的移动来完成电池的充电和放电，而