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    电动(dòng)汽车电池(chí)


    电池作为电动车的动力源,一直以来被视(shì)为电动(dòng)车发展(zhǎn)的重要标志性技术,也是制约电动车发展的重要瓶颈,其(qí)性(xìng)能好坏直接关(guān)系到整车续航里(lǐ)程的(de)长短。

    电池从广义上讲主要可分为化学(xué)电(diàn)池、物(wù)理电池和生物(wù)电池三大类,其中化学电池和物理电(diàn)池已(yǐ)经(jīng)应用于量产电动汽(qì)车(chē)中,而生物电池则被视为未来电动车(chē)电(diàn)池(chí)的重要发展方(fāng)向之一。

    一 化学电(diàn)池

    化(huà)学电(diàn)池是目前电动汽车领(lǐng)域应用最为广泛的电池(chí)种类,如镍氢电池、锂离子电池(chí)、锂聚合物(wù)电池、燃料电池等都(dōu)属于这一范畴。从(cóng)结构角度上讲,其可进(jìn)一步分成蓄(xù)电池及燃料电池两大类别,我们(men)目(mù)前所见的绝大多数电(diàn)动车都采用蓄电池技术进行驱动,如(rú)丰田(tián)普锐斯(sī)、特斯拉MODEL S 等。当(dāng)然,这里所讲的蓄(xù)电池并(bìng)不是(shì)我(wǒ)们(men)日常所讲的汽(qì)车电瓶,而是对可重复充电电池的统称,其中车载电瓶通(tōng)常使(shǐ)用的铅酸蓄电池仅仅是细分(fèn)门类的一种。

    1、锂电池

    锂电(diàn)池是目前电动(dòng)车上最常用(yòng)的电(diàn)池种类之一,虽然其从1970年(nián)诞(dàn)生至今时间(jiān)并不算长,但凭借能(néng)量密度高、循环使用寿命(mìng)长等特(tè)点迅(xùn)速占据了电动(dòng)汽车电池市场的绝(jué)大部(bù)分(fèn)江山。如今,在售(shòu)电动(dòng)汽车配备的锂(lǐ)电池主要有磷酸铁(tiě)锂电(diàn)池(chí)及三元(yuán)锂电(diàn)池两种,且这(zhè)两种电(diàn)池在自身特点上存在显著(zhe)差异,因此我们有必要对其进行一番细(xì)致的讲(jiǎng)解(jiě)与对比(bǐ)。

    2、磷(lín)酸铁锂(lǐ)电池为(wéi)什么安全

    对于电动车用电池(chí),大多数人(rén)可能都鲜有认知(zhī),因此,我(wǒ)们不(bú)妨举个例(lì)子(zǐ)来帮助大家理解。由比亚迪同戴姆勒共同出资成立的全(quán)新电动车品牌腾势上市销售,而其所搭载(zǎi)的正是磷酸铁锂电池。相比于早期的锰酸锂电池,磷酸铁锂电池在能(néng)量密度上(shàng)并未有太大差别,约为100-110Wh/kg,但其(qí)热稳(wěn)定性是目前车用锂电(diàn)池中最(zuì)好的,当电池温度处于500-600℃高(gāo)温(wēn)时,其(qí)内部化学(xué)成(chéng)分(fèn)才开始分解,而同属锂电池的钴酸(suān)锂电池在(zài)180-250℃时就(jiù)内部化学成分就已(yǐ)处于不稳定状态。换而(ér)言(yán)之,磷酸铁锂电池(chí)的安全性在锂电池中首屈一(yī)指(zhǐ),也正因如此,其也(yě)成为目前电动车电池的主要(yào)门类之一。

    3、镍氢电池(chí)更注重(chóng)充放(fàng)电(diàn)控制(zhì)

    镍氢电池是目前除锂(lǐ)电池外另一主流电动(dòng)车动力电池种类(lèi),于上世纪90年代后逐(zhú)渐发展开来,如(rú)以丰田普锐斯为(wéi)代表的很多混合动力汽车(chē)均(jun1)采用此类电池(chí)作(zuò)为储能元件(jiàn)。其能量密度与(yǔ)普通的锂电池差距并(bìng)不大,约为70-100Wh/kg,但由于电池单(dān)体电压仅为1.2V,是锂电池(chí)的1/3,因此在需(xū)求电压一(yī)定的情况下,其电池组的(de)体积要比(bǐ)锂电池(chí)大上一(yī)些。

    与锂电池一样,镍(niè)氢电池也需要电(diàn)池管(guǎn)理系统,不过其更注重电池(chí)的充(chōng)放电管理。之所以存在这样的区别(bié),主(zhǔ)要是源于镍氢电池具有“记忆效应”,即电池在循(xún)环充放电过程中(zhōng)容量会(huì)出现衰减,而过度充电或放电,都(dōu)可能加剧(jù)电池的(de)容量损耗(锂电池(chí)此(cǐ)项特性几乎可忽略不计)。

    4、燃料电池是未来汽车(chē)最(zuì)理(lǐ)想能源

    燃料电(diàn)池其实不是(shì)“电池”,准确地说是一个大的发电系(xì)统(tǒng)。其因能量转换效率高、无污(wū)染、寿命长(zhǎng)、运(yùn)行平稳等特点被(bèi)业界公认(rèn)为未(wèi)来汽车的最佳能源。简单来说,燃料(liào)电池是通过化(huà)学(xué)反应将化(huà)学能(néng)转换(huàn)为电能(néng)的一种装置(zhì),而能量的(de)来源主要是依靠不断(duàn)供给燃料及氧化剂产生的。

    理论(lùn)上讲,燃料电(diàn)池能采用的燃料种类(lèi)很多,甚至是传统内燃机所用燃(rán)料均可,不(bú)过真(zhēn)正能起电化学反应的(de),仅仅是其中的氢和氧化剂中(zhōng)的(de)氧(yǎng),因此,氢燃料电池是目前燃(rán)料电池的研(yán)究核心(xīn)。

    二(èr) 物理电池

    物(wù)理电池顾名思义,就是依靠物(wù)理变化来提供、储存(cún)电能的电池(chí)统(tǒng)称,如超级电容(róng)、飞轮电池等(děng)都属(shǔ)于物理电池的家(jiā)族成员。

    超级(jí)电容是一种介于传统电容与电池之间的电源元件,其主(zhǔ)要依靠双(shuāng)电层(céng)和氧(yǎng)化还原假(jiǎ)电容电荷储存电(diàn)能,期间不发生化(huà)学(xué)反应,因此被归为物理电池的范畴。

    与之前所介(jiè)绍的化(huà)学电池相比,超级电容三大(dà)明显优势,首先,其反复充(chōng)放电达数十万次(传统(tǒng)化学电池只有(yǒu)几百至(zhì)几千(qiān)次),寿命上要比化学电池高出很多(duō);其(qí)次,超(chāo)级电容在充放电时的功率密度极高,瞬间可放(fàng)出大量电(diàn)能,可满足(zú)车辆更加宽泛的电力需求;第三(sān),工作环境适应能力更佳,通(tōng)常室外温度在-40℃-65℃时(shí),其都能(néng)稳定(dìng)正常工作(传统电(diàn)池一(yī)般为-20℃~60℃)。

    当然,有(yǒu)优势就会有(yǒu)不足,能量密(mì)度(dù)低就是制约超级电容发展的首要(yào)瓶(píng)颈(jǐng),所以(yǐ),目前其主要应用于(yú)车辆启动系(xì)统、军事及少量公交车辆(liàng),至于是否(fǒu)可(kě)作为家用车(chē)动力(lì)电源使(shǐ)用,还需等能量密度难题有所突破(pò)后方(fāng)可知晓(xiǎo)。

    三 生物电(diàn)池

    生物电池(bio-fuel cells),是(shì)指将生物质能直接转化为电能的装置(生(shēng)物质蕴涵的能量绝大(dà)部分来(lái)自于生物电池太阳(yáng)能,是(shì)绿色(sè)植物和光合细菌通过(guò)光合作用转(zhuǎn)化而来(lái)的)。

    从原理上来讲,生物质(zhì)能能够直接转化为电能主要是因(yīn)为生物体内存在与能(néng)量代谢关系密切(qiē)的氧(yǎng)化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响,互(hù)相依存,形成网络(luò),进行生物的能量(liàng)代谢。

    在化石燃料日趋紧张(zhāng)、环(huán)境污染越(yuè)来越(yuè)严重(chóng)的今天,生物燃料电池(chí)以其(qí)良好的性能(néng)向我们展示了一个美好的发(fā)展前景(jǐng)。但不可(kě)否认的是,由于技术条(tiáo)件的制约(yuē),生物燃料(liào)电池的研究利使用还处于不成熟阶段(duàn),电池的输出功率小、使用寿命短等缺点制约(yuē)其发展。


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