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電動汽車的動力電池有哪幾種類型

鉅大LARGE  |  點擊量:8708次  |  2019年01月24日  

摘要
電池的分類電池從廣義上講主要可分為化學電池、物理電池和生物電池三大類,其中化學電池和物理電池已經應用于量產電動汽車中,而生物電池則被視為未來電動車電池的重要發展方向之一。

電池是通過儲藏化學能釋放出電能的裝置,一直制約著電動汽車的發展,電動車能否徹底取代內燃機車,取決于電池技術的突破,目前已經發展了很多形式類型,但是還不能滿足需求


一、電池的廣義分類


電池的分類電池從廣義上講主要可分為化學電池、物理電池和生物電池三大類,其中化學電池和物理電池已經應用于量產電動汽車中,而生物電池則被視為未來電動車電池的重要發展方向之一。


二、電動汽車電池分類


電動汽車電池可以分為兩大類,即蓄電池和燃料電池,蓄電池適用于純電動汽車,可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池(鎳-氫電池、鎳-金屬氫化物電池、鎳-鎘電池、鎳-鋅電池)、鈉-硫電池、鈉-氯化鎳電池、二次鋰電池、空氣電池等類型。除了空氣電池,其他電池都可以歸納為化學電池。


化學電池是目前電動汽車領域應用最為廣泛的電池種類,如鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、燃料電池等都屬于這一范疇。從結構角度上講,其可進一步分成蓄電池及燃料電池兩大類別,我們目前所見的絕大多數電動車都采用蓄電池技術進行驅動,如豐田普銳斯、特斯拉MODELS(參配、圖片、詢價)等。當然,這里所講的蓄電池并不是我們日常所講的汽車電瓶,而是對可重復充電電池的統稱,其中車載電瓶通常使用的鉛酸蓄電池僅僅是細分門類的一種。


1、鉛酸蓄電池


鉛酸蓄電池已有100多年的歷史,廣泛用作內燃機汽車的起動動力源,它也是成熟的電動汽車蓄電池,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,一是比能量低,所占的質量和體積太大,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。


2、鎳氫電池


鎳氫電池屬于堿性電池,鎳氫電池循環使用壽命較長,無記憶效應,但價格較高,國外生產電動汽車鎳蓄電池的公司主要是Ovonie、豐田和松下的一個合資公司,Ovonie現有80A·h和130A·h兩種單元電池,其比能量達75-80W·h/kg,循環使用壽命超過600次,這種蓄電池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,國內已開發出55A·h和100A·h單元電池,比能量達65W·h/kg,功率密度大于800W/kg的鎳蓄電池。


3、鋰離子電池


電動汽車鋰電池鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池,其獨特的物理和電化學性能,具有廣泛的民用和國防應用的前景,其突出的特點是:重量輕、儲能大、無污染、無記憶效應、使用壽命長。在同體積重量情況下,鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍,并且人類只開發利用了其理論電量的20%~30%,開發前景非常光明,同時它是一種真正的綠色環保電池,不會對環境造成污染,是目前最佳的能應用到電動車上的電池,我國從二十世紀九十年代開始開發和利用鋰離子電池,至今已取得突破性進展,研制出了完全擁有自主知識產權的鋰離子電池。鈷酸鋰、錳酸鋰、聚合物、三元鋰電池、磷酸鐵鋰等等都可以算為鋰電池類的產品。


4、鈉硫電池


019/1/23電動汽車的動力電池有哪些類型?


鈉硫電池比能量高,其理論比能量為760W·h/kg,實際已大于100W·h/kg,是鉛酸電池的3~4倍,另外可大電流、高功率放電,其放電電流密度一般可達200~300mA/mm2,并瞬時間可放出其3倍的固有能量,再一個是充放電效率高,由于采用固體電解質,所以沒有通常采用液體電解質二次電池的那種自放電及副反應,充放電電流效率幾乎100%。


鈉硫電池缺點,主要其工作溫度在300~350℃,所以,電池工作時需要一定的加熱保溫,而高溫腐蝕嚴重,電池壽命較短,已有采用高性能的真空絕熱保溫技術,可有效地解決這一問題,也有性能穩定性及使用安全性不太理想等問題。


5、鎳鎘電池


鎳鎘電池的應用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池,其比能量可達55W·h/kg,比功率超過190W/kg,可快速充電,循環使用壽命較長,是鉛酸蓄電池的兩倍多,可達到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,但由于其在能量和使用壽命方面的優勢,因此其長期的實際使用成本并不高。


其缺點是有“記憶效應”,容易因為充放電不良而導致電池可用容量減小,須在使用十次左右后,作一次完全充放電,如果已經有了“記憶效應”,應連續作3~5次完全充放電,以釋放記憶,另外鎘有毒,使用中要注意做好回收工作,以免鎘造成環境污染。


6、燃料電池


簡單地說,燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等,像一個蓄電池,但實質上它不能“儲電”而是一個“發電廠”。


而燃料電池專用于燃料電池電動汽車,可以分為堿性燃料電池(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)等類型。


最有望用于汽車的是質子交換膜燃料電池。它的工作原理是:將氫氣送到負極,經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中兩個電子被分離出來,這兩個電子在正極的吸引下,經外部電路產生電流,失去電子的氫離子(質子)可穿過質子交換膜(即固體電解質),在正極與氧原子和電子重新結合為水。由于氧可以從空氣中獲得,只要不斷給負極供應氫,并及時把水(蒸汽)帶走,燃料電池就可以不斷地提供電能。


因為燃料電池直接將燃料的化學能轉化為電能,中間不經過燃燒過程,因而不受卡諾循環的限制。目前燃料電池系統的燃料—電能轉換效率在45%~60%,而火力發電和核電的效率大約在30%~40%。

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