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動(dòng)力電池的分類以及其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些?激光帶你爆料!
動(dòng)力電池當(dāng)前市場上主要有鉛配電池,鎳氫電池,燃料電池以及鋰電池,其中鋰電池的在新能源汽車中應(yīng)用比較廣泛。
一、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(dòng)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(dòng)汽車等。
鉛酸蓄電池自1958年發(fā)明以來,其使用和發(fā)展已經(jīng)有了100多年的歷史,其廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車的動(dòng)力端,而新能源車所使用的鉛酸蓄電池因?yàn)樾枰獮檐囕v提供動(dòng)力,所以它的主要發(fā)展方向是提高比能量,增大循環(huán)使用的壽命。鉛酸蓄電池是最成熟的新能源電池系統(tǒng),1881年,世界第一輛電動(dòng)三輪車使用的就是鉛酸蓄電池,猶豫鉛酸蓄電池成熟、可靠性好、原材料價(jià)格低廉,同時(shí)比功率也基本上可以滿足電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力要求,所以在新能源汽車中廣泛應(yīng)用。
鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn):
1、除鋰離子電池外,在場用蓄電池中,鉛酸蓄電池的電壓最高,即為2.0V;
2、制造成本低廉;
3、可以做成小至1Ah大至幾千Ah的各種尺寸和結(jié)構(gòu)的蓄電池;
4、高倍率放電性能良好,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng);
5、電能效率可以達(dá)到60%;
6、高低溫性能良好,可以在-40℃~60℃條件下工作;
7、易于浮充使用,沒有“記憶”效應(yīng),且易于識(shí)別荷電狀態(tài)。
鉛酸蓄電池的缺點(diǎn):
1、比能量低,在新能源車重所需要占用的整體質(zhì)量以及體積比較大,一次充電可行駛的歷程比較短;
2、使用壽命短,且后期使用成本高;
3、充電時(shí)間長;
4、鉛是重金屬,存在污染,與新能源動(dòng)力車的概念背道。
二、鎳氫電池
鎳氫充電電池工作原理:
某些金屬具有很強(qiáng)的捕捉氫的能力,在一定的溫度和壓力條件下,這些金屬能夠大量“吸收”氫氣,反應(yīng)生成金屬氫化物,同時(shí)放出熱量。其后,將這些金屬氫化物加熱,它們又會(huì)分解,將儲(chǔ)存在其中的氫釋放出來。這些會(huì)“吸收”氫氣的金屬,稱為儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫能力很強(qiáng)。單位體積儲(chǔ)氫的密度,是相同溫度、壓力條件下氣態(tài)氫的1000倍,也即相當(dāng)于儲(chǔ)存了1000個(gè)大氣壓的高壓氫氣。
1、鎳氫電池優(yōu)點(diǎn):
鎳氫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(huì)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,一般循環(huán)壽命為3000次。
2、鎳氫電池缺點(diǎn):
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(huì)逐漸升高,影響到電池的使用,同時(shí),自放電率高,也就是說你不用的話也是會(huì)耗費(fèi)電量的此外,鎳金屬昂貴的價(jià)格,也導(dǎo)致成本較高。
三、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(gè)蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“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。
燃料電池優(yōu)點(diǎn):
1、發(fā)電效率高,發(fā)電效率高,比能量高,輻射少,燃料范圍廣,可靠性高!
燃料電池缺點(diǎn):
1、成本高
特別是初期建制成本,還是高于發(fā)電機(jī),所以難以推廣,雖然隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本也在下降,但還有一段路要走。
2、燃料種類單一
目前,不論是液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲(chǔ)氫金屬儲(chǔ)存的氫,還有碳水化合物經(jīng)過重整后轉(zhuǎn)換的氫是燃料電池的唯一燃料。氫氣的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、保管、運(yùn)輸和灌裝或重整,都比較復(fù)雜,對(duì)安全性要求很高。但燃料種類的單一性,可以建立標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的供給系統(tǒng)。
3、技術(shù)門檻高
單機(jī)電芯耐壓性能及密封性要求高,使得燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的制造工藝很復(fù)雜,并給使用和維護(hù)帶來很多困難。
4、需要基礎(chǔ)設(shè)施的配合
其中提供制造氫就是一個(gè)復(fù)雜的工程,配套設(shè)施需要進(jìn)一步完善。
四、鋰離子電池
車用鋰離子動(dòng)力電池是在一次性鋰電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是目前純電動(dòng)車用電池研發(fā)的主要方向。鋰離子電池具有無記憶性、自放電率低、環(huán)保、高比能量、高比功率等諸多優(yōu)點(diǎn),是繼鎳氫電池之后,最受研發(fā)機(jī)構(gòu)和汽車廠商青睞的潛力車載電池,鋰電池從正極材料類型來區(qū)分可以分為,錳酸鋰電池,鈷酸鋰電池,磷酸鐵鋰,鎳鈷錳酸鋰,鋁酸鋰,而在大鋁殼動(dòng)力電池上面,有的較多就是錳酸鋰。
鋰離子電池是目前應(yīng)用比較廣泛的電池類型,特別是在新能源汽車應(yīng)用中,擁有市場的諸多優(yōu)勢(shì),缺點(diǎn)就是會(huì)占用大部分電能的供應(yīng),甚至導(dǎo)致部分地區(qū)用電供應(yīng)緊張。