電池是通過儲(chǔ)藏化學(xué)能釋放出電能的裝置,一直制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展,,電動(dòng)車能否徹底取代內(nèi)燃機(jī)車,,取決于電池技術(shù)的突破,目前已經(jīng)發(fā)展了很多形式類型,,但是還不能滿足需求,,請(qǐng)關(guān)注:容濟(jì)點(diǎn)火器 一、電池的廣義分類 電池的分類電池從廣義上講主要可分為化學(xué)電池,、物理電池和生物電池三大類,,其中化學(xué)電池和物理電池已經(jīng)應(yīng)用于量產(chǎn)電動(dòng)汽車中,而生物電池則被視為未來電動(dòng)車電池的重要發(fā)展方向之一,。 二,、電動(dòng)汽車電池分類 電動(dòng)汽車電池可以分為兩大類,即蓄電池和燃料電池,,蓄電池適用于純電動(dòng)汽車,,可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池(鎳-氫電池,、鎳-金屬氫化物電池,、鎳-鎘電池、鎳-鋅電池),、鈉-硫電池,、鈉-氯化鎳電池、二次鋰電池,、空氣電池等類型,。除了空氣電池,其他電池都可以歸納為化學(xué)電池,。 化學(xué)電池是目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池種類,,如鎳氫電池、鋰離子電池,、鋰聚合物電池,、燃料電池等都屬于這一范疇。從結(jié)構(gòu)角度上講,,其可進(jìn)一步分成蓄電池及燃料電池兩大類別,,我們目前所見的絕大多數(shù)電動(dòng)車都采用蓄電池技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),如豐田普銳斯,、特斯拉MODEL S(參配,、圖片,、詢價(jià)) 等。當(dāng)然,,這里所講的蓄電池并不是我們?nèi)粘Kv的汽車電瓶,,而是對(duì)可重復(fù)充電電池的統(tǒng)稱,其中車載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細(xì)分門類的一種,。 1,、鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池已有100多年的歷史,廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源,,它也是成熟的電動(dòng)汽車蓄電池,,可靠性好、原材料易得,、價(jià)格便宜,,比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求,但它有兩大缺點(diǎn),,一是比能量低,,所占的質(zhì)量和體積太大,且一次充電行駛里程較短,,另一個(gè)是使用壽命短,,使用成本過高,。 2,、鎳氫電池 鎳氫電池屬于堿性電池,鎳氫電池循環(huán)使用壽命較長,,無記憶效應(yīng),,但價(jià)格較高,國外生產(chǎn)電動(dòng)汽車鎳蓄電池的公司主要是Ovonie,、豐田和松下的一個(gè)合資公司,,Ovonie現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池,其比能量達(dá)75-80W·h/kg,,循環(huán)使用壽命超過600次,,這種蓄電池裝在幾種電動(dòng)汽車上試用,其中一類車一次充電可行駛345km,,有一輛車一年中行駛了8萬多公里,,由于價(jià)格較高,目前尚未大批量生產(chǎn),,國內(nèi)已開發(fā)出55A·h和100A·h 單元電池,,比能量達(dá)65 W·h/kg,功率密度大于800W/kg的鎳蓄電池,。 3,、鋰離子電池 電動(dòng)汽車鋰電池鋰離子二次電池作為新型高電壓,、高能量密度的可充電電池,其獨(dú)特的物理和電化學(xué)性能,,具有廣泛的民用和國防應(yīng)用的前景,,其突出的特點(diǎn)是:重量輕、儲(chǔ)能大,、無污染,、無記憶效應(yīng)、使用壽命長,。 在同體積重量情況下,,鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍,,并且人類只開發(fā)利用了其理論電量的20%~30%,,開發(fā)前景非常光明,同時(shí)它是一種真正的綠色環(huán)保電池,,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,,是目前最佳的能應(yīng)用到電動(dòng)車上的電池,我國從二十世紀(jì)九十年代開始開發(fā)和利用鋰離子電池,,至今已取得突破性進(jìn)展,,研制出了完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰離子電池。鈷酸鋰,、錳酸鋰,、聚合物、三元鋰電池,、磷酸鐵鋰等等都可以算為鋰電池類的產(chǎn)品,。 4、鈉硫電池 鈉硫電池比能量高,,其理論比能量為760W·h/kg,,實(shí)際已大于100W·h/kg,是鉛酸電池的3~4倍,,另外可大電流,、高功率放電,其放電電流密度一般可達(dá)200~300mA/mm2,,并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量,,再一個(gè)是充放電效率高,由于采用固體電解質(zhì),,所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng),,充放電電流效率幾乎100%。 鈉硫電池缺點(diǎn),主要其工作溫度在300~350℃,,所以,,電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫,而高溫腐蝕嚴(yán)重,,電池壽命較短,,已有采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù),可有效地解決這一問題,,也有性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問題,。 5、鎳鎘電池 鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池,,其比能量可達(dá)55W·h/kg,,比功率超過190W/kg,可快速充電,,循環(huán)使用壽命較長,,是鉛酸蓄電池的兩倍多,可達(dá)到2000多次,,但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4~5倍,,它的初期購置成本雖高,但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì),,因此其長期的實(shí)際使用成本并不高,。 其缺點(diǎn)是有“記憶效應(yīng)”,容易因?yàn)槌浞烹姴涣级鴮?dǎo)致電池可用容量減小,,須在使用十次左右后,,作一次完全充放電,如果已經(jīng)有了“記憶效應(yīng)”,,應(yīng)連續(xù)作3~5次完全充放電,,以釋放記憶,,另外鎘有毒,,使用中要注意做好回收工作,以免鎘造成環(huán)境污染,。 6,、燃料電池 簡單地說,燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置,。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,,電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,,像一個(gè)蓄電池,,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。 而燃料電池專用于燃料電池電動(dòng)汽車,,可以分為堿性燃料電池(AFC),、磷酸燃料電池(PAFC),、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC),、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),、直接甲醇燃料電池(DMFC)等類型。 最有望用于汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池,。它的工作原理是:將氫氣送到負(fù)極,,經(jīng)過催化劑(鉑)的作用,氫原子中兩個(gè)電子被分離出來,,這兩個(gè)電子在正極 的吸引下,,經(jīng)外部電路產(chǎn)生電流,失去電子的氫離子(質(zhì)子)可穿過質(zhì)子交換膜(即固體電解質(zhì)),,在正極與氧原子和電子重新結(jié)合為水,。由于氧可以從空氣中獲 得,只要不斷給負(fù)極供應(yīng)氫,,并及時(shí)把水(蒸汽)帶走,,燃料電池就可以不斷地提供電能。 因?yàn)槿剂想姵刂苯訉⑷剂系幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,,中間不經(jīng)過燃燒過程,,因而不受卡諾循環(huán)的限制。目前燃料電池系統(tǒng)的燃料—電能轉(zhuǎn)換效率在45%~60%,,而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%~40%,。 |
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