能量存储之电动汽车电池分类与其特点

热度:Loading...   日期:16-10-10, 04:02 PM   来源:陆地方舟集团   
能量存储之电动汽车电池分类与其特点
一:铅酸电池
早在1 8 5 9年就发明了铅酸蓄电池,至今已有1 00多年的历史,最早的纯电动汽车就是采用铅酸蓄电池作为能源的。汽车广泛使用内燃机后,铅酸蓄电池主要作为内燃机汽车起动电池。铅酸蓄电池的开路电压高,放电电压平稳,充电效率高,能够在常温下正常工作,生产技术成熟,价格便宜,在市场上能买到各种不同规格的铅酸蓄电池。在近代早期开发的纯电动汽车上,几乎都采用了铅酸蓄电池。铅酸蓄电池在电动汽车上的应用见表4-1。
电动汽车电池
EV.HEV和HEV的牵引用动力铅酸蓄电池(简称动力铅酸蓄电池)性能与起动铅酸蓄电池的要求是不同的,EV.HEV和HEV要求动力铅酸电池有高的比能量和比功率,高的循环次数和使用寿命,快速充电性能等。铅酸蓄电池分为开口管式铅酸蓄电池和阀控膏板式铅酸蓄电池两种。它们的区别是:开口管式铜酸蓄电池的正极一般有管式或平板式。阀控膏板式铅酸蓄电池的正极一般为膏板式,两者都采用胶质电解液,开口管式铅酸蓄电池和阀控膏板式铅酸蓄电池的性能和放电率有很大的差别,见表4-2,阀控膏板式铅酸电池有更大的比功率。
电动汽车电池
二:阀控铅酸蓄电池

新型铅酸蓄电池,采用电池密封、无锑网隔板、内部气体再结合等技术措施,构成了阀控铅酸蓄电池。阀控铅酸蓄电池是普通铅酸蓄电池的改进的,见图4-2,正、负极栅板用铅(Pb)钙(Ca)锡(Sn)合金铸成,可以减少氢气析出。在格栅合金中加入少量的锡和将格栅板用较薄平板来制造,可以提高阀控铅酸蓄电池的能量。可使阀控铅酸蓄电池的比能量达到22.5~44W-h7kg,比功率达到200W/kg,使用寿命达到600次以上,并可以实现快速充电。吸收的原理,在过充电时可以将单体电池正极上所产生的氧气通过玻璃纤维隔膜迅速扩散到负极,与负极活性物质反应并被负极吸收,形成氧的内部密封复合循环,通过氧气闭环和再结合,减少氢气的排放,阻止水分的散失,通过利用气体再化合来实现免维护功能。采用超细玻璃纤维隔板,还可以保证电解液不流动和氧气的扩散,使铅酸电池在过充电时气体的析出量尽量减低或没有析出。

蓄电池的外壳用PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)材料制作,有良好的耐高温和低温性能,以及对氧和水蒸气的保持性能。在外壳的底部有吸附玻璃纤维垫层,能吸附溢出的电解液,保证蓄电池的表面不会有残留的电解液对接线柱产生腐蚀。阀控铅酸蓄电池在使用时,对加酸量的控制,充电时电压和电流,以及饱和度和过充电的控制,对阀控铅酸蓄电池的性能和使用寿命有重要的影响。因此,要求有较完善的管理系统来控制和保证其经常处于正常工作状态。

三:水平式铅酸蓄电池

水平式铅酸蓄电池又称为铅布蓄电池,它是由美国得克萨斯州电源公司(Electrosource)所开发的,水平式蓄电池的极板是外面用高强度玻璃纤维包扎的铅丝编织的网状织布做成基体,在网状织布基体上涂敷铅和二氧化铅,构成“双层格网板7’,作为水平式蓄电池的负极和正极。蓄电池的极板是水平重叠分层置放,保证极板上的活性物质更加充分地接触,参加电化学反应,因此,称为水平式铅酸蓄电池。在水平式铅酸蓄电池的电池组上,装有控制阀,来防止气体产生膨胀。水平式铅酸蓄电池的比能量、比功率、使用寿命和快速充电性能等,都高于普通铅酸蓄电池。

四:镍镉电池

镍镉电池是一种碱性电池,是EV.FCEV和HEV首选电池之一。目前纯电动汽车应用这种电池比较少,镍镉电池的比能量可达到ssW. h/kg,比功率可超过225W7kgo极板强度高,工作电压平稳,能够带电充电,并可以快速充电。镍镉电池过充电和过放电性能好,有高倍率的放电特性,瞬时脉冲放电率很大,深度放电性能也好。循环使用寿命长,可达到2000次或7年以上,是铅酸电池的两倍。采用全封闭外壳,可以在真空环境中正常工作。低温住能较好,能够长时间存放。

镍镉电池的工作原理

镍镉电池是以羟基氢氧化镍为正极,金属镉为负极,水溶性氧化钾溶液为电解质,在镍镉电池充电和放电的化学反应过程中,电解液基本上不会被消耗。为了提高寿命和改善高温性能,通常在电解液中加入氧化锂。

五:镍氢电池

镍氢电池(Ni- MH)也是一种碱性电池,镍氢电池的标称电压为1.2V,比能量可达到70~80W. h/kg,有利于延长电动汽车的续驾里程。比功率可达到200W7kg,是铅酸电池的2倍,能够提高车辆的起动性能和加速性能。有高倍率的放电特性,短时间可以3C放电,瞬时脉冲放电率很大。镍氢电池的过充电和过放电性能好,能够带电充电,并可以快速充电,在15min内可充60%的容量,一小时内可以完全充满,应急补充充电的时间短。在80%的放电深度下,循环寿命可达到1 000次以上,是铅酸电池的3倍。采用全封闭外壳,可以在真空环境中正常工作。低温性能较好,能够长时间存放。镍氢电池中没有Pb和Cd等重金属元素,不会对环境造成污染,镍氢电池可以随充随放,不会出现镍镉电池在没有放完电后即充电而产生的“记忆效应"

六:钠氯化镍电池
钠氯化镍(Na - NiC12)电池是一种新型的高能电翮电,这是由南非Zebra Power System公司的J - Coetger博士发明的,因此称为Zebra电池。德国AEG Zebra BatterryMarketingGmbH公司是研究、试制Zebra电池的主要公司,已绍兰对电池进行了1~3代试制产品的制造,并在轿车、纯电动汽车、货车和大客车上装车试验和使用,试验证:明Zebra电池具有优良的性能,能够满纯电动汽车动力性能和续驾里程等多方面的要求。

七:锂离子电池

电动汽车电池中,锂是最轻的金属元素,也是最适合安装在纯电动汽车上面的电池了,原子量仅6. 49,比重为0.534g/cm3,也是化学性能最活泼的金属元素,早期锂主要用于军事工业,用锂来制取氚,是原子能工业的重要原料。锂的电检性很强,可以作为高电压和高比能量的电池。金属锂暴露在空气中或遇到水时会发生燃烧。目前在锂电池中已不采用金属锂,因为金属锂为负极的电池在充电时,会在晶格中产生枝晶而发生内部短路和不安全,而是采用锂合金或锂的碳化物来制造。在锂电池中采用液态电解质时,单体电池要求有高防渗漏性,现代原来的液体有机电解质已经被固体聚合物电解所代替,构成全固态锂聚合物锂离子电池。美国USABC、日本、德国和法国都对锂电池的研究和开发十分重视,近年来取得很大的进展。

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