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電動車電池屬于什么電池 電動車常用的幾類電池是什么?

鉅大LARGE  |  點擊量:5850次  |  2018年06月28日  

摘要
電動汽車電池分兩大類,蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動汽車,包括鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池。

電動汽車電池分兩大類,蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動汽車,包括鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池。


燃料電池專用于燃料電池電動汽車,包括堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)。


隨著電動汽車的種類不同而略有差異。在僅裝備蓄電池的純電動汽車中,蓄電池的作用是汽車驅動系統的惟一動力源。而在裝備傳統發動機(或燃料電池)與蓄電池的混合動力汽車中,蓄電池既可扮演汽車驅動系統主要動力源的角色,也可充當輔助動力源的角色??梢娫诘退俸蛦訒r,蓄電池扮演的是汽車驅動系統主要動力源的角色;在全負荷加速時,充當的是輔助動力源的角色;在正常行駛或減速、制動時充當的是儲存能量的角色。


燃料電池由燃料在陽極氧化,氧化劑在陰極還原。如果在陽極(即外電路的負極,也可稱燃料極)上連續供給氣態燃料(氫氣),而在陰極(即外電路的正極,也可稱空氣極)上連續供給氧氣(或空氣),就可以在電極上連續發生電化學反應,并產生電流。由此可見,燃料電池與常規電


池不同,它的燃料和氧化劑不是儲存在電池內,而是儲存在電池外部的儲罐中。當它工作(輸出電流并做功)時,需要不間斷地向電池內輸人燃料和氧化劑并同時排出反應產物。因此,從工作方式上看,它類似于常規的汽油或柴油發電機。由于燃料電池工作時要連續不斷地向電池內送入燃料和氧化劑,所以燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體(氣體或液體)。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體(如甲醇水溶液),常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過氧化氫和硝酸的水溶液等)。


燃料電池陽極的作用是為燃料和電解液提供公共界面,并對燃料的氧化產生催化作用,同時把反應中產生的電子傳輸到外電路或者先傳輸到集流板后再向外電路傳輸。陰極(氧電極)的作用是為氧和電解液提供公共界面,對氧的還原產生催化作用,從外電路向氧電極的反應部位傳輸電子。由于電極上發生的反應大多為多相界面反應,為提高反應速率,電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。


電解質的作用是輸送燃料電極和氧電極在電極反應中所產生的離子,并能阻止電極間直


接傳遞電子。


隔膜的作用是傳導離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑。因此隔膜


必須是抗電解質腐蝕和絕緣的物質,并具有良好耐潤濕性。


電池組


電動汽車電池組由多個電池串聯疊置組成。一個典型的電池組大約有96個電池,充電到4.2V的鋰離子電池而言,這樣的電池組可產生超過400V的總電壓。盡管汽車電源系統將電池組看作單個高壓電池,每次都對整個電池組進行充電和放電,但電池控制系統必須獨立考慮每個電池的情況。如果電池組中的一個電池容量稍微低于其他電池,那么經過多個充電/放電周期后,其充電狀態將逐漸偏離其它電池。如果這個電池的充電狀態沒有周期性地與其它電池平衡,那么它最終將進入深度放電狀態,從而導致損壞,并最終形成電池組故障。為防止這種情況發生,每個電池的電壓都必須監視,以確定充電狀態。此外,必須有一個裝置讓電池單獨充電或放電,以平衡這些電池的充電狀態。


電池組監視系統的一個重要考慮因素是通信接口。就PC板內的通信而言,常用的選項包括串行外設接口(SPI)總線、I2C總線,每種總線的通信開銷都很低,適用于低干擾環境。另一個選項是控制器局域網(CAN)總線,這種總線在汽車應用中被廣泛使用。CAN總線非常棒,具有誤差檢測和故障容限特性,但是它的通信開銷很大,材料成本也很高。盡管從電池系統到汽車主CAN總線的連接是值得要的,但在電池組內采用SPI或I2C通信是有優勢的。


一個電壓范圍。


目前普遍使用的鉛酸蓄電池正、負極板為涂膏式,由鉛銻合金或鉛鈣合金板柵架和活性物質兩部分構成。因此,極板電阻也由板柵電阻和活性物質電阻組成。板柵在活性物質內層,充放電時,不會發生化學變化,所以它的電阻是板柵的固有電阻?;钚晕镔|的電阻是隨著電池充放電狀態的不同而變化的。


當電池放電時,極板的活性物質轉變為硫酸鉛(PbSO4),硫酸鉛含量越大,其電阻越大。而電池充電時將硫酸鉛還原為鉛(Pb),硫酸鉛含量越小,其電阻越小。


電解液電阻


電解液的電阻視其濃度不同而異。在規定的濃度范圍內一旦選定某一濃度后,電解液電阻將隨充放電程度而變。電池充電時,在極板活性物質還原的同時電解液濃度增加,其電阻下降;電池放電時,在極板活性物質硫酸化的同時電解液濃度下降,其電阻增加。


隔板電阻


隔板的電阻視其孔率而異,新電池的隔板電阻是趨于一個固定值,但隨電池運行時間的延長,其電阻有所增加。因為,電池在運行過程中有些鉛渣和其他沉積物在隔板上,使得隔板孔率有所下降而增加了電阻。


連接體電阻


連接體包括單體電池串聯時連接條等金屬的固有電阻,電池極板間的連接電阻,以及正、負極板組成極群的連接體的金屬電阻,若焊接和連接接觸良好,連接體電阻可視為一固定電阻。


每只電池所呈現的內阻就是上述物體電阻的總和,電池內阻R與電動勢、端電壓及放電電流的關系:Rs=(E-Uf)÷If


電池的內阻在放電過程中會逐漸增加,而在充電過程中則逐漸減小。所以,電池在充放電過程中,端電壓也會因其內阻的變化而變動。故端電壓在放電時低于電池的電動勢,充電時又高于電池的電動勢。


壽命


電池的壽命有“干貯存壽命”和“濕貯存壽命”兩個概念。必須指出,這兩個概念僅是針對電池自放電大小而言的,并非電池的實際使用期限。電池的真正壽命是指電池實際使用的時間長短。


對一次電池而言,電池的壽命是表征給出額定容量的工作時間(與放電倍率大小有關)。


對二次電池而言,電池的壽命分充放電循環壽命和濕擱置使用壽命兩種。


充放電循環壽命,是衡量二次電池性能的一個重要參數。經受一次充電和放電,稱為一次循環(或一個周期)。在一定的充放電制度下,電池容量降至某一規定值之前,電池能耐受的充放電次數,稱為二次電池的充放電循環壽命。充放電循環壽命越長,電池的性能越好。在目前常用的二次電池中,鎘鎳電池的充放電循環壽命500~800次,鉛酸電池200~500次,鋰離子電池600~1000次,鋅銀電池很短,約100次左右。


二次電池的充放電循環壽命與放電深度、溫度、充放電制式等條件有關。所謂“放電深度”是指電池放出的容量占額定容量的百分數。減少放電深度(即“淺放電”),二次電池的充放電循環壽命可以大大延長。


濕擱置使用壽命,也是衡量二次電池性能的重要參數之一。它是指電池加入了電解液后開始進行充放電循環直至充放電循環壽命終止的時間(包括充放電循環過程中電池處于放電態濕擱置的時間)。濕擱置使用壽命越長,電池性能越好。在目前常用的電池中,鎘鎳電池濕擱置使用壽命2~3年,鉛酸電池3~5年,鋰離子電池5~8年,鋅銀電池最短,只有1年左右。


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