鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2918次 | 2020年11月11日
電動(dòng)汽車最常用的有什么電池?
鉛酸電池和鋰離子電池。
其中鉛酸電池最便宜,但體積大,重量重,壽命短。
鋰離子電池也可分為兩種,其單體電壓分別是3.7V各3.2V,其中3.2V的聚合物電池據(jù)說較另一種安全。
鋰離子電池的缺點(diǎn)是價(jià)格貴,但重量輕,體積小,壽命較長(zhǎng)(據(jù)我了解,鉛酸電池日常使用修復(fù)器后,壽命應(yīng)不小于鋰電)。
還有研究用電容的。其壽命相對(duì)來說幾乎無限,但即使是采用容量大的超級(jí)電容,其體積,重量與鉛酸電池相比也要大幾倍,個(gè)人覺得基本上沒戲。
電動(dòng)汽車電池是電動(dòng)汽車上的動(dòng)力來源,現(xiàn)在的電動(dòng)汽車上絕大多數(shù)裝的是鉛酸蓄電池,鉛酸蓄電池成本低,性價(jià)比高。因?yàn)檫@種電池能充電,可以反復(fù)使用,所以稱它為鉛酸蓄電池。
1860年,法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池,這是鉛酸蓄電池的前身。
能夠被電動(dòng)自行車采用的有以下四種動(dòng)力蓄電池,即閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子電池。
純電動(dòng)汽車用蓄電池
早期純電動(dòng)汽車用的開口式蓄電池采用了八·五規(guī)劃期間的研究成果,已取得了可用19個(gè)月(12萬公里)的成功相關(guān)經(jīng)驗(yàn),關(guān)鍵是積累了控制好充電方式、放電深度、及時(shí)補(bǔ)水等一套系統(tǒng)匹配的工作相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和精心維護(hù)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。近年來四輪微型電動(dòng)汽車(包括游覽車、巡邏車、高爾夫球車、短距離道路車等)發(fā)展很快,車上采用的大多是開口式蓄電池。相應(yīng)型號(hào)的電池受到蓄電池制造廠家的青睞。[1]
電動(dòng)汽車采用的是閥控式密封蓄電池新產(chǎn)品,其性能為:3h率容量55Ah;3h率下比能量為33Wh/kg和84Wh/L;75%放電深度的循環(huán)壽命達(dá)到400次以上。相信電動(dòng)自行車用的閥控蓄電池成功的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可推廣到純電動(dòng)汽車用閥控蓄電池,性能將會(huì)有進(jìn)一步的提高。[1]
混合電動(dòng)汽車用蓄電池
現(xiàn)在混合電動(dòng)汽車基本分為3類:輕度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)重要用于起動(dòng)和回收制動(dòng)能量,即將在所有汽車上推廣的42V電系統(tǒng)屬于此型)、中度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)用于起動(dòng)、回收制動(dòng)能量和中、短距離的行駛)、重度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)用于起動(dòng)、回收制動(dòng)能量和較長(zhǎng)距離的行駛,也稱為Plug-in)。[1]
在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中已明確:在輕度混合的電動(dòng)汽車中,閥控蓄電池是有優(yōu)勢(shì)的,重要因其成本低,技術(shù)成熟,性能可靠;中度混合的電動(dòng)汽車用的閥控蓄電池,ALABC(先進(jìn)鉛酸蓄電池聯(lián)合體)正在組織研制,準(zhǔn)備與MH-Ni蓄電池爭(zhēng)奪中度混合電動(dòng)汽車的市場(chǎng),現(xiàn)已推出并進(jìn)行了車上試驗(yàn)的卷繞式雙極耳電池和TMF(金屬薄膜)電池;在重度混合的電動(dòng)汽車領(lǐng)域,蓄電池的比能量低,無法滿足電動(dòng)系統(tǒng)較長(zhǎng)距離的行駛要求。[1]
它和鎳鎘蓄電池同屬堿性蓄電池,只是以吸藏氫氣的合金材料(mh)取代鎳鎘蓄電池中的負(fù)極材料鎘cd、電動(dòng)勢(shì)仍為1.32v。它具備鎳鎘蓄電池的所有優(yōu)異特性,而且能量密度還高于鎳鎘蓄電池。重要優(yōu)點(diǎn)是:比能量高(一次充電可行使的距離長(zhǎng));比功率高,在大電流工作時(shí)也能平穩(wěn)放電(加速爬坡能力好);低溫放電性能好;循環(huán)壽命長(zhǎng);安全可靠,免維護(hù);無記憶效應(yīng);對(duì)環(huán)境不存在任何污染問題,可再生利用,符合持續(xù)發(fā)展的理念。但是,Ni-MH蓄電池成本太高,價(jià)格昂貴。
鋰離子電池
鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場(chǎng)的新型高能蓄電池。其優(yōu)點(diǎn)是比能量高,是當(dāng)前比能量最高的蓄電池。已經(jīng)在便攜式信息產(chǎn)品中獲得推廣應(yīng)用。
鋰離子電池被普遍認(rèn)為具有如下的優(yōu)點(diǎn):比能量大;比功率高;自放電?。粺o記憶效應(yīng);循環(huán)特性好;可快速放電,且效率高;工作溫度范圍寬;無環(huán)境污染等,因此有望進(jìn)入21世紀(jì)最好的動(dòng)力電源行列。預(yù)計(jì)在2006~2012年期間,當(dāng)鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展時(shí),MH/Ni蓄電池的市場(chǎng)份額將縮小。鋰離子市場(chǎng)份額將會(huì)擴(kuò)大。已經(jīng)有采用鋰離子蓄電池的電動(dòng)自行車產(chǎn)品出售。
在安全性好、循環(huán)性能好、比容量高的新型價(jià)廉正極材料發(fā)展的推動(dòng)下,電動(dòng)自行車用的鋰離子蓄電池已接近實(shí)用。有幾家已可供應(yīng)較成熟的、裝有電池管理系統(tǒng)(BMS)的電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池。也有專門生產(chǎn)用鋰離子蓄電池的電動(dòng)自行車廠家。筆者認(rèn)為電動(dòng)自行車用的鋰離子蓄電池將是首先商業(yè)化、大批量在車上使用的動(dòng)力型電池;它將是繼蓄電池之后所占比例較大的實(shí)用化電池,也將成為用于高端電動(dòng)自行車產(chǎn)品的電池。有關(guān)大型鋰離子蓄電池在純電動(dòng)轎車和電動(dòng)巴士,以及在混合電動(dòng)汽車上試用,展覽示范的已有不少報(bào)道。根據(jù)現(xiàn)在的鋰離子蓄電池發(fā)展水平和相關(guān)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為電動(dòng)自行車用48V10Ah以下電池組的安全性是有保障的,但大型鋰離子蓄電池要在商業(yè)化電動(dòng)汽車輛上使用還要做許多艱苦的工作,其原因重要是:純電動(dòng)轎車和電動(dòng)巴士,以及混合電動(dòng)汽車上使用的電池?cái)?shù)量多、系統(tǒng)復(fù)雜,安全性難度更大,對(duì)可靠性和一致性的要求更高,價(jià)格太高等。曾經(jīng)報(bào)道過深圳比亞迪要在2005年供應(yīng)200輛以鋰離子蓄電池為動(dòng)力源的電動(dòng)轎車組成出租車隊(duì)之事,現(xiàn)在已推遲到2007年了。[1]
燃料動(dòng)力電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能供給電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛。它的重要優(yōu)點(diǎn)是:效率高,可節(jié)省燃料;零排放;噪音小等,特別適合于做車輛動(dòng)力源。氫燃料動(dòng)力電池車將是理想的、最終取代以石油產(chǎn)品為燃料的汽車。[1]
鋅-鎳蓄電池(Zn-Ni)
Zn-Ni蓄電池曾被認(rèn)為是應(yīng)提倡的電動(dòng)汽車用蓄電池。從4~5年的市場(chǎng)篩選來看,在商業(yè)化的電動(dòng)汽車上幾乎沒有使用。這重要是由于Zn-Ni蓄電池的價(jià)格貴(每VAh要2.5~4元,為蓄電池的4~6倍);循環(huán)過程中,初期容量衰減率大,影響了蓄電池組實(shí)際可使用的壽命。另外,鋰離子蓄電池的迅速發(fā)展和價(jià)格降低,使Zn-Ni蓄電池在電動(dòng)汽車上應(yīng)用更加缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。[1]
鋅空氣電池
鋅空電池是金屬-空氣電池的一種,屬于半燃料動(dòng)力電池范疇。它有比能量高、原材料豐富、價(jià)格不高、無污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是電動(dòng)汽車用電池的有競(jìng)爭(zhēng)力的候選者。
鉛酸蓄電池
蓄電池因其價(jià)格便宜、材料來源豐富、比功率較高、技術(shù)和制造工藝較成熟、資源回收率高等綜合因素被各國(guó)各種電動(dòng)汽車普遍采用和廣泛研究。電動(dòng)自行車作為省力、方便、快速、舒適、價(jià)廉、零排放的個(gè)人交通工具已被人們廣泛接受,并受到國(guó)家有關(guān)部門的重視。由國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、國(guó)家發(fā)改委、建設(shè)部、科技部等部委參與的《輕型電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究》課題組提出了輕型電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告。電動(dòng)自行車的全國(guó)保有量已達(dá)3000萬輛以上。95%以上的電動(dòng)自行車都用閥控蓄電池。[1]
已商品化的電動(dòng)自行車的絕大多數(shù)是使用的密封式鉛酸蓄電池,使用中不要經(jīng)常補(bǔ)充水分,免維護(hù)。其重要化學(xué)反應(yīng)是:PbO2+2H2SO4+Pb←充電、放電→2PbSO4+2H2O
鉛酸蓄電池充電時(shí)變成硫酸鉛的陰陽兩極的海綿狀鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中,分別變成海綿狀鉛和氧化鉛,電解液中的硫酸濃度不斷變大;反之放電時(shí)陽極中的氧化鉛和陰極板上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)變成硫酸鉛,而電解液中的硫酸濃度不斷降低。當(dāng)鉛酸蓄電池充電不足時(shí),陰陽兩極板的硫酸鉛不能完全轉(zhuǎn)化變成海綿狀鉛和氧化鉛,假如長(zhǎng)期充電不足,則會(huì)造成硫酸鉛結(jié)晶,使極板硫化,電池品質(zhì)變劣;反之假如電池過度充電,陽極出現(xiàn)的氧氣量大于陰極的吸附能力,使得蓄電池內(nèi)壓增大,導(dǎo)致氣體外溢,電解液減少,還可能導(dǎo)致活性物質(zhì)軟化或脫落,電池壽命大大縮短。