鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2328次 | 2019年06月21日
動力電池現(xiàn)有的主要種類有哪些?
目前市場上主流技術(shù)仍以鉛酸電池技術(shù)、鎳氫電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)、鋰電池技術(shù)為主。
鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長,技術(shù)最為成熟,是成本、售價(jià)最低廉的蓄電池,已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其中閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)一度成為重要的車用動力電池,應(yīng)用在眾多歐美汽車公司開發(fā)的EV和HEV上,例如通用在20世紀(jì)80年代和90年代分別開發(fā)出的Saturn和EVI電動汽車等。
但是,鉛酸電池的比能量較低,續(xù)航時間短,自放電率高,循環(huán)壽命低;其主要原料鉛的重量大,而且在生產(chǎn)和回收過程中可能產(chǎn)生重金屬的環(huán)境污染。所以,目前鉛酸電池主要用于汽車啟動時的點(diǎn)火裝置,以及電動自行車等小型設(shè)備。
鎳氫電池
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鎳氫(Ni/MH)電池具有良好的耐過充、過放能力,不存在重金屬污染問題,而且在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象,可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)、免維護(hù)。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比,鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。
其缺點(diǎn)是電池具有的記憶效應(yīng)較差,而且隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行,貯氫合金逐漸失去催化能力,電池內(nèi)壓會逐漸升高,影響到電池的使用。此外,鎳金屬昂貴的價(jià)格,也導(dǎo)致成本較高。
在關(guān)鍵材料上,鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)構(gòu)成,正極為鎳電極(Ni(OH)2);負(fù)極一般采用金屬氫化物(MH);電解質(zhì)主要為液體,主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點(diǎn)主要在正、負(fù)極材料上,其技術(shù)研發(fā)相比較成熟。
車用鎳氫電池已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用,是混合動力汽車研制中應(yīng)用最多的車載電池類型。最典型的代表即目前混合動力汽車量產(chǎn)規(guī)模最大的豐田Prius。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動力電池制造商。
如今鎳氫電池現(xiàn)階段已經(jīng)退出主流動力電池行列,那么為何豐田還會固執(zhí)己見的堅(jiān)守鎳氫電池的陣營呢?
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
這就不得不說到鎳氫電池最大的優(yōu)勢:超強(qiáng)的耐用性!
曾經(jīng)美國著名的汽車媒體對一臺使用了十年后的第一代普銳斯進(jìn)行了對比測試。測試結(jié)果顯示,采用鎳氫電池的第一代普銳斯車型在經(jīng)過了10年行駛33萬公里之后,將其與新車時的數(shù)據(jù)對比,無論是在油耗性能還是在動力性能都保持在同一水平,說明混動系統(tǒng)和鎳氫電池組仍然工作正常。
此外,即便在使用十年跑了33萬公里之后,這輛第一代普銳斯其鎳氫電池組從未發(fā)生過問題,人們十年前所質(zhì)疑因電池容量衰減將大幅影響油耗和動力性能的情況也沒有出現(xiàn)。由此看來,一向嚴(yán)謹(jǐn)保守的日本人對于鎳氫電池的鐘愛確實(shí)有其獨(dú)到的原因。
燃料電池
燃料電池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,像一個蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。
和普通化學(xué)電池相比,燃料電池可以補(bǔ)充燃料,通常是補(bǔ)充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料,但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。氫燃料電池基本原理是電解水的逆反應(yīng),把氫和氧分別供給陽極和陰極,氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后,放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。
氫燃料電池的工作原理是:將氫氣送到燃料電池的陽極板(負(fù)極),經(jīng)過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質(zhì)子)穿過質(zhì)子交換膜,到達(dá)燃料電池陰極板(正極),而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的,這個電子,只能經(jīng)外部電路,到達(dá)燃料電池陰極板,從而在外電路中產(chǎn)生電流。
電子到達(dá)陰極板后,與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧,可以從空氣中獲得,因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫,給陰極板供應(yīng)空氣,并及時把水蒸氣帶走,就可以不斷地提供電能。
燃料電池發(fā)出的電,經(jīng)逆變器、控制器等裝置,給電動機(jī)供電,再經(jīng)傳動系統(tǒng)、驅(qū)動橋等帶動車輪轉(zhuǎn)動,就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比,燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60~80%,為內(nèi)燃機(jī)的2~3倍。
燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,也沒有硫和微粒排出。因此,氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車,氫燃料是完美的汽車能源!混合動力乘用車和商用車在市場上均為功率型蓄電池,在啟動、爬坡以及加速時啟動電機(jī)及動力電池系統(tǒng),功率型蓄電池起到短時功率輸出的作用從而保證整車的動力性,工況循環(huán)壽命測試由“主充電工況”和“主放電工況”2部分組成,測試荷電狀態(tài)(SOC)波動如圖1。混合動力車和純電動車在標(biāo)準(zhǔn)中的循環(huán)測試工況又區(qū)分了乘用車和商用車2類。乘用車是指在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及隨身行李或臨時物品的汽車,涵蓋了轎車、微型客車以及不超過9座的輕型客車;商用車是在設(shè)計(jì)和技術(shù)特征上是用于運(yùn)送人員與貨物的汽車,習(xí)慣把商用車分為客車和貨車2大類,將商用車范圍包括所有的載貨汽車和9座以上的客車?;旌蟿恿Τ擞密嚭蜕逃密嚨难h(huán)測試工況基本一致,但由于乘用車和商用車集成的電池?cái)?shù)量不同,“主放電工況”和“主充電工況”的充放電電流大小有差異:乘用車功率型蓄電池的電流范圍為8I1~-4I1,而商用車功率型蓄電池的電流范圍為:4I1~-2I1。
與混合動力車不同,純電動乘用車和商用車能量型蓄電池的國標(biāo)循環(huán)測試工況為:充電部分均按照標(biāo)準(zhǔn)1C充滿電后,要求按照不同的“主放電工況”放電,SOC波動示意圖如圖2,純電動商用車放電電流范圍為:3I1~-1I1,而純電動乘用車放電電流范圍為:-1I1~-1/3I1。國標(biāo)對于模組和系統(tǒng)經(jīng)工況循環(huán)后的結(jié)果:總放電能量/初始額定能量>500時,計(jì)算放電容量和5s放電功率,國家標(biāo)準(zhǔn)對其結(jié)果并沒有具體數(shù)值要求,只明確了應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)格書要求,說明國家標(biāo)準(zhǔn)中對模組和系統(tǒng)層面的循環(huán)工況測試對企業(yè)更注重測試方法指導(dǎo)。