由于大量使用的鎳�電池(Ni-Cd)中的鎘有毒,使廢電�處理�(fù)�,環(huán)境受到污�,因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳�充電電池(Ni-MH)所替代�
從電池電量來�,相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高�1.5�2�,且無鎘的污染,�(xiàn)已經(jīng)廣泛地用于移動通訊、筆記本計算�(jī)等各種小型便攜式的電子設(shè)備。更大容量的鎳氫電池已經(jīng)開始用于汽油/電動混合動力汽車上,利用鎳氫電池可快速充放電過程,當(dāng)汽車高速行駛時,發(fā)電機(jī)所�(fā)的電可儲存在車載的鎳氫電池中,當(dāng)車低速行駛時,通常會比高速行駛狀�(tài)消耗大量的汽油,因此為了節(jié)省汽�,此時可以利用車載的鎳氫電池�(qū)動電動機(jī)來代替內(nèi)燃機(jī)工作,這樣既保證了汽車正常行駛,又節(jié)省了大量的汽�,因�,混合動力車相對傳統(tǒng)意義上的汽車具有更大的市場潛力,世界各國都在加緊這方面的研究�
還有世界新開�(fā)的各種新型電�,給大家做個介紹,大家對比一下:
�(dāng)前研究開�(fā)的電動汽車動力電池主要包括鉛酸電�、鎳金屬電池、鋰離子蓄電�、高溫鈉電池、金屬空氣電�、超級電�、飛輪電池以及具有更好發(fā)展遠(yuǎn)景的燃料電池和太陽能電池�
1、鉛酸電�
鉛酸電池已有100多年的歷�,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�。鉛酸電池正�(fù)電極分別為二氧化鉛和�,電解液為硫�。鉛酸電池又可以分為兩類,即注水式鉛酸電池和閥控式鉛酸電�。前者價�,但需要經(jīng)常維�(hù),補(bǔ)充電解液;后者通過安全控制閥自動調(diào)節(jié)密封電池體內(nèi)在充電或工作異常時產(chǎn)生的多余氣體,免維護(hù),更符合電動汽車的要�。總體上�,鉛酸電池具有可靠性好、原材料易得、價格便宜等�(yōu)�(diǎn),比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要�。但它有兩大缺點(diǎn);一是比能量�,所占的�(zhì)量和體積太大,且一次充電行駛里程較�;另一個是使用壽命�,使用成本過�。由于鉛酸電池的技�(shù)比較成熟,經(jīng)過�(jìn)一步改�(jìn)的鉛酸電池仍將是近期電動汽車的主要電源,正在開發(fā)的電動汽車用先�(jìn)鉛酸電池主要有以下幾種:水平鉛酸電池、雙極密封鉛酸電�、卷式電極鉛酸電池等�
2、在電動汽車上使用的鎳金屬電池主要有鎘鎳電池和氫鎳電池兩種。鎘鎳電池和鉛酸電池相比,能夠達(dá)到比能量55Wh/kg,比功率200W/kg,循�(huán)壽命2000次,而且可以快速充�,雖說其價格為鉛酸蓄電池�4�5�,但由于其在比能量和使用壽命方面的優(yōu)勢,因此其長期的�(shí)際使用成本并不高。但由于其含有重金屬鎘,在使用中不注意回收的�,就會形成環(huán)境污�,許多發(fā)�(dá)國家都已限制�(fā)展和使用鎘鎳電池。而氫鎳電池則是一種綠色鎳金屬電池,它的正�(fù)極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料,不存在重金屬污染問�,且其在工作過程中不會出�(xiàn)電解液增減現(xiàn)�,電池可以實(shí)�(xiàn)密封�(shè)�
。鎳氫電池在比能�、比功率及循�(huán)壽命等方面都比鎘鎳電池有所提高,使用氫鎳電池的電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程曾�(jīng)�(dá)到過600公里,在歐美已實(shí)�(xiàn)了批量生�(chǎn)和使�。氫鎳電池就其工作原理和特點(diǎn)是適合電動汽車使用的,它已被列為電動汽車用動力電�,但其還存在價格太高,均勻性較差(特別是在高速率、深放電下電池之間的容量和電壓差較大�,自放電率較高,性能水平和現(xiàn)�(shí)要求還有差距等問�,這些問題都影響著氫鎳電池在電動汽車上的廣泛使用�
3、鋰離子蓄電�
鋰離子蓄電池�90年代�(fā)展起來的高容量可充電電池,能夠比氫鎳電池存儲更多的能�,比能量大,循環(huán)壽命�,自放電率小,無記憶效應(yīng)和環(huán)境污�,是�(dāng)今各國能量存儲技�(shù)研究的熱�(diǎn),主要集中在大容�、長壽命和安全性三個方面的研究。鋰離子蓄電池中,鋰離子在正�(fù)極材料晶格中可以自由�(kuò)�,當(dāng)電池充電時,鋰離子從正極中脫�,嵌入到�(fù)極中,反之為放電狀�(tài),即在電池充放電循環(huán)過程�,借助于電解液,鋰離子在電池的兩極間往�(fù)�(yùn)動以傳遞電能。鋰離子蓄電池的電極為鋰金屬氧化物和儲鋰碳材料,根據(jù)電解�(zhì)的不�,鋰離子蓄電池一般可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種�
4� 高溫鈉電�
高溫鈉電池主要包括鈉氯化鎳電池(NaNiCl2)和鈉硫蓄電池兩�。鈉氯化鎳電池是1978年發(fā)明的,其正極是固�(tài)NiCl2,負(fù)極為液態(tài)Na,電解質(zhì)為固�(tài)β-Al2O2陶瓷,充放電時鈉離子通過陶瓷電解�(zhì)在正�(fù)電極之間漂移。鈉氯化鎳電池是一種新型高能電池,它具有比能量高(超過100Wh/kg�,無自放電效�(yīng),耐過�、過放電,可快速充�,安全可靠等�(yōu)�(diǎn),但是其工作溫度高(250-350℃),而且�(nèi)阻與工作溫度、電流和充電狀�(tài)有關(guān),因此需要有加熱和冷卻管理系�(tǒng)。而鈉硫蓄電池也是普遍看好的電動汽車蓄電池,它已被美國先�(jìn)電池�(lián)合體(USABC)列為中期�(fā)展的電動汽車蓄電�,鈉硫蓄電池具有高的比能�,但它的峰值功率較低,而且這種電池的工作溫度近�300�,熔融的鈉和硫有潛在的毒�,腐蝕也限制了電池的可靠性和壽命�
5、鋅空氣電池(Zinc-air�
鋅空氣電池是一種機(jī)械更換離車充電方式的高能電池,正極為Zinc,負(fù)極為Carbon(吸收空氣中的氧氣),電解液為KOH。鋅空氣電池具有高比能量�200Wh/kg�,免維護(hù)、耐惡劣工作環(huán)境,清潔安全可靠等優(yōu)�(diǎn),但是其具有比功率較小(90W/kg�,不能存儲再生制動的能量,壽命較�,不能輸出大電流及難以充電等缺點(diǎn)。一般為了彌�(bǔ)它的不足,使用鋅空氣電池的電動汽車還會裝有其它電池(如鎳鎘蓄電池)以幫助起動和加��
6、超級電�
超級電容是為了滿足混合電動汽車能量和功率�(shí)時變化要求而提出的一種能量存儲裝�,它是一種電化學(xué)電容,兼具電池和傳統(tǒng)物理電容的優(yōu)�(diǎn)。超級電容往往和其它蓄電池�(lián)合應(yīng)用作為電動汽車的動力電源,可以滿足電動汽車對功率的要求而不降低蓄電池的性能,超級電容的使用,將減少汽車對蓄電池大電流放電的要求,達(dá)到減少蓄電池體積和延長蓄電池壽命的目�。開�(fā)高比能量、高比功�、長壽命、高效率和低成本的超級電容,可以提高商業(yè)化電動汽車動力性(特別是加速能力)、經(jīng)�(jì)性和�(xù)駛里�。根�(jù)電極材料的不�,超級電容可分為碳類超級電容(雙電層電化�(xué)電容)和金屬氧化物超級電容兩��
7、飛輪電�
飛輪儲能電池的概念起源于上世紀(jì)70年代早期,最初只是想將其�(yīng)用在電動汽車上,但限于當(dāng)時的技�(shù)水平,并沒有得到�(fā)展。直到上世紀(jì)90年代由于電路�?fù)渌枷氲陌l(fā)�,碳纖維材料的廣泛應(yīng)用,以及全世界范圍對污染的重�,這種新型電池又得到了高速發(fā)�,并且伴隨著磁軸承技�(shù)的發(fā)�,這種電池顯示出更加廣闊的�(yīng)用前�。歐美國家已出現(xiàn)�(shí)用化�(chǎn)�,而我國在這方面的研究才剛剛起步。它突破了化�(xué)電池的局�,用物理方法�(shí)�(xiàn)儲能。是一種以動能方式存儲能量的機(jī)械電�,它由電�/�(fā)電機(jī)、功率轉(zhuǎn)�、電子控制、飛�、磁浮軸承和真空殼體等部分組�,具有高功率比、高能量�、高效率、長壽命和環(huán)境適�(yīng)性好等優(yōu)�(diǎn)。飛輪電池中的電�(jī),在充電時該電機(jī)以電動機(jī)形式�(yùn)�(zhuǎn),在外電源的�(qū)動下,電�(jī)帶動飛輪高速旋�(zhuǎn)(可�(dá)�200000rpm�,即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其動能;放電時,電�(jī)則以�(fā)電機(jī)狀�(tài)�(yùn)�(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�(zhuǎn)�。要開發(fā)適合電動汽車的實(shí)用性飛輪�
8、燃料電�
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化�(xué)能通過電極反應(yīng)直接�(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置,它的基本化學(xué)原理是水電解反應(yīng)的逆過�,即氫氧反應(yīng)�(chǎn)生電、水和熱。它不需要燃�、無�(zhuǎn)動部件、無噪聲、運(yùn)行壽命長、可靠性高、維�(hù)性能�,實(shí)際效率能�(dá)到普通內(nèi)燃機(jī)�2�3�,加之其最終產(chǎn)物又是水,真正達(dá)到清�、可再生、無排放的要�,是21世紀(jì)的能源。而且,燃料電池也不需要像其它電池那樣�(jìn)行長時間的充電,它只需要像給汽車加油一樣補(bǔ)充燃料即�。據(jù)美國ABI�(diào)查公司預(yù)��2011年全球燃料電池汽車的�(chǎn)量將�(dá)�240萬輛,占世界汽車總產(chǎn)量的4.3%,日本政府也計劃在十年內(nèi)普及燃料電池�2002�12月,日本豐田公司已向日本政府交付了批商用燃料電池電動汽車。燃料電池由正負(fù)電極、催化層和電解質(zhì)�(gòu)�,根�(jù)電解�(zhì)的不�,燃料電池可分為磷酸型、質(zhì)子交換膜�、堿性型、熔融碳酸鹽型和固體氧化物型等幾種,只有�(zhì)子交換膜型燃料電池最適合電動汽車使用,我國研制成功的“中國氫動力首號車”使用的就是�(zhì)子交換膜型燃料電池。一套較完整的燃料電池系�(tǒng)由以下幾個部分組成:燃料處理部分、燃料電池、直流交流轉(zhuǎn)換器和熱能管理部��
9、太陽能電池
太陽能電池是一種把光能�(zhuǎn)換為電能的裝�,太陽能已廣泛用于照�、家用電器、發(fā)�、交通信�、地�(zhì)、航天等�(lǐng)�。部分機(jī)�(gòu)也已研制出了使用太陽能電池的電動汽車樣車,但是由于太陽能電池還存在光電轉(zhuǎn)換效率不�、價格太�、電池系�(tǒng)配置較復(fù)雜等問題,只能作為電動汽車的�(bǔ)充電�,還不能大規(guī)模的生產(chǎn)�(yīng)�,但太陽能作為最清潔�、取之不盡用之不竭的能源,對它的研究和應(yīng)用必將會取得長足的�(jìn)��