由上图可以看到,从铅酸电池到锂电池,本质上本没有根本改进,都是化学电池,都有正极,负极,电解质,隔板,壳体。只是材料不一样,正极材料由二氧化铅换为锂合金,负极材料由纯铅换为石墨,电解质由硫酸改为锂离子聚合物。隔板,壳体等材料都同较厚的板材改为较薄的箔材。
锂电池能不能像铅酸电池那边做到不用BMS,也能安全运行呢。答案是否定的,原因是,从材料上讲,锂电池的锂比铅酸电池的铅,属性更为活跃,锂电池负极材料石墨是可燃物,如果要达到同等的安全性,锂电池电芯务比要把隔板,壳体等材料做到更坚固,更厚,这样一来,锂电池就要比铅酸电池更重体积更大,单从电芯本体安全,锂电池永远也竞争不过铅酸电池。
但是锂电池有一个巨大的优势,功率能量密度比铅酸电池大5-10倍,铅酸电池能量密度30Wh/KG,现在锂电池的能量密度约为150Wh/kg,以后可能达200~400Wh/kg。从蓄电池的发展方向上看,是向着高功率密度的方向发展,只有不断提高能量密度,才是促进电动汽车的发展。至于电池的安全性,也是最最重要的一环,不仅要不断提高电芯材料本身的安全性,随着电力电子技术的进步,在加强电池安全性的同时,还要使用电子技术的检测,诊断和实施,效果会更好。因为电子技术保护更快捷,更准确,成本更低。
电池管理系统(Battery Management System,BMS)是由微电脑技术,检测技术等构成的装置,其功能不只是对电池进行充放电保护,还有精确测量电池的剩余电量,单体电池均衡充电等重要功能。
(1)保障电池的安全:在电池充放电过程中,实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充电或过放电现象。
(2)准确估测电池组的电池剩余电量,随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。蓄电池的电量和电压有一定的关系,但不是线性关系,不能依靠电压来换算剩余电量,需要通过BMS来计算。
(3)单体电池间的均衡:即为单体电池均衡充电,使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。