鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1002次 | 2019年08月12日
影響電動汽車發(fā)展的蓄電池性能比較
蓄電池是電動汽車的動力源泉。目前,制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是動力蓄電池不理想。電動汽車蓄電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率和使用壽命等。要使電動汽車能與內(nèi)燃機(jī)汽車相競事,關(guān)鍵是開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的蓄電池。
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)汽車的起動動力源。它也是成熟的電動汽車蓄電池,目前約有8%~90%的采用率。它可靠性好、原材料易得、價格便宜;比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。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;另一個是使用壽命短,使用成本過高。
鎳鎘電池
目前,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,但由于其在能色量和使用壽命方面的優(yōu)勢,因此其長期的實(shí)際使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作,以免重金屬鎘成環(huán)境污染。
鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣,也屬于堿性電池,其特性和鎳鎘蓄電池相似,不過鎳氫蓄電池不含鎘、銅,不存在重金屬污染問題。目前生產(chǎn)電動汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie公司,它現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池,并由此構(gòu)成30kw·h和50kw·h兩種規(guī)格的電池。其比能量達(dá)75-80W·h/kg,比功率達(dá)160-230W/kg,循環(huán)使用壽命超過600次。這種蓄電池曾裝在幾種電動汽車上試用,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。由于價格較高,目前尚未大批量生產(chǎn)。估計隨著鎳氫蓄電池技術(shù)的發(fā)展,其比能量可超過80w·h/kg,循環(huán)使用壽命可超過2000次,遠(yuǎn)景價格可降至150美元/Kw·h。通用汽車公司已把它作為今后幾年電動汽車優(yōu)先考慮蓄電池。
鈉硫蓄電池
鈉硫蓄電池也是近期普遍看好的電動汽車菩電池,美國福特汽車公司的Mnivan電動汽車就是使用鈉硫蓄電池的。它已被美國先進(jìn)電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動汽車蓄電池,德國ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池,其質(zhì)量為17.5kg,蓄電量19.2Kw·h;比能量達(dá)109W·h/kg,循環(huán)使用壽命1200次,裝車試驗(yàn)時最好的一輛車無故障地行駛了2300km。鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴(yán)重,電池壽命較短。性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問題。
電池列為其電動汽車蓄電池的長期開發(fā)目標(biāo),錘電池的種類繁多,常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等,鋰離子電池比能量的理論值為570W·h/kg,它目前達(dá)到的性能指標(biāo)是:比能量為100w·h/k8,比功率200w/kg,循環(huán)使用壽命為1200次,充電時間2-4小時。
鋅空氣電池
鋅空氣電池的潛在比能量在200w·h/kg左右。美國DEMI公司為電動汽車開發(fā)的鋅空氣電池的比能量已達(dá)160W·h/kg左右,但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點(diǎn)。美國的CRX電動汽車裝的就是鋅空氣電池,該車為彌補(bǔ)它的不足,還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運(yùn)和加速CRX車的鋅空氣電池組質(zhì)量為340kg,充足電后可存儲45kw·h的能量,同時裝備CRX的重達(dá)159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kw·h能量。充電12分鐘可使CRX電動汽車行駛65km,充電一小時則可行駛160km。
飛輪電池
飛輪電池是90年代才提出的新概念電池,它突破了化學(xué)電池的局限,用物理方法實(shí)現(xiàn)儲能。眾所周知。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時,它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲存電能,就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個電機(jī),充電時該電機(jī)以電動機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn),在外電源的驅(qū)動下,電機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn),即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能;放電時,電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn),在飛輪的帶動下對外輸出電能,完成機(jī)械能(動能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池公出電的時,飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降,飛輪電他的飛輪是在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的,轉(zhuǎn)速極高(高達(dá)200000r/min),使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱,飛輪電池比能呈可達(dá)150W·h/kg,比功率達(dá)5000-10000W/kg,使用壽命長達(dá)25年,可供電動汽車行駛500萬公里。美國飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動轎車,一次充電可行駛600km,由到96km/h加速度時間為6.5秒。
燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它不經(jīng)歷熱機(jī)過程,不受熱力循環(huán)限制,故能量轉(zhuǎn)換效率高,燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率在理論上可達(dá)100%,實(shí)際效率已達(dá)60%~80%,是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2—3倍?,F(xiàn)在應(yīng)用于電動汽車中的燃料電池是一種被稱為質(zhì)于交換膜燃料電池(pEMFC),它以純氫為燃料,以空氣成龍為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會上,加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以pEMFC電池為動力的電動公共汽車。載客20人,可行駛160km/h,最高速度72.2km/h。德國奔馳汽車公司也研制了以pEMFC電池為動力的電動汽車。
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