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动力电池的主要分类及性能对比

时间:2014-9-3 15:33:49来源:本站原创浏览次数:
     目前国内外研究开发的电动汽车用动力电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、铁镍电池、钠氯化镍电池、钠硫电池、锂电池、空气电池、燃料电池、太阳能电池等。
     从实际应用中看,电动汽车动力电池的性能好坏主要取决于以下几个指标:
(1)比能量(wh/kg):单位质量的电极材料放出电能的大小,它标志着纯电动模式下电动汽车的续航能力。
(2)比功率密度(wh/l):燃料电池所能输出的最大功率除以整个燃料电池的重量或体积,用来描述电池在瞬间能放出较大能量的能力。
(3)比功率(w/kg):单位质量的电池所能提供的功率,用来判断电动汽车的加速性能和最高车速,直接影响电动汽车的动力性能。
(4)循环寿命:是电池充电一放电循环一周的次数,是衡量动力电池寿命的重要指标。循环次数越多,动力电池的使用时间越长。
(5)成本:电池的成本与新技术、原材料、制作工艺和生产规模等因素有关。通常新开发的高比功率动力电池成本相对较高,但是随着新技术的不断采用,电池成本将会逐渐降低。
 
表1:汽车用动力电池性能比较
电池类型 比能量
(Wh/kg)
比功率密度
(Wh/l)
比功率
(W/kg)
循环寿命
(次)
成本
(US$/kWh)
铅酸电池 30~45 60~90 200~300 400~600 150
镍镉电池 40~60 80~110 150~350 600~1200 300
空气电池 190~250 190~270 105 NA 90~120
镍氢电池 60~80 120~160 550~1350 1000 NA
钠硫电池 100 150 200 800 250~450
锂离子电池 90~130 140~200 250~450 800~1200 200

     铅酸电池质量重,充电放电功能较差,循环寿命短,此外,铅酸电池含有的重金属铅,对环境的污染严重,且在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁,因此,铅酸电池将会被淘汰。
     镍镉电池的技术成熟,冲击和振动, 自放电小、性能稳定,可大电流放电,使用温度范围宽:40℃ 一65℃,几乎不用维修。但电流效率及能量效率尚欠佳,活性物质利用率低,有记忆效应等。其致命缺点是含有有毒金属元素镉。欧盟国家已经自2005年12月31日起禁止了镍镉电池的进口,其长期将逐渐被性能更好的绿色电池所取代。
     镍氢电池具有高比功率、电流充放电大、无污染、安全性能好等特点,缺点是具有轻度记忆效应,高温环境下性能差,但是由于其技术成熟,综合性能好,是当前混合动力汽车中应用最为成熟的绿色电池。大功率镍氢动力电池正迎来一个划时代的发展机遇,在已经研制或投入生产的混合动力汽车中80% 以上均采用镍氢电池作为动力电源。
     锂离子电池性能比较高,可以快速充电、高功率放电、能量密度高且循环寿命长,但价格高和高温下安全性能差,但是随着锂离子电池的正负极材料不断开发,技术不断成熟,锂离子电池将在电动汽车时代发挥主导作用。
     燃料电池是将燃料的化学能转变为电能的装置。但燃料电池在产生电能时,内部参加反应的反应物质经过不断的消耗反应,由于其不可重复使用性,需不间断的继续输入反应物。燃料电池在其反应稳定后,需要不断地提供燃料而将化学能转变为电能,放电特性连续,但不可反复充电使用。燃料电池以氢燃料为主,氢燃料虽然没有任何污染,技术也相对成熟,发动机特性优于现有的内燃机,但成本很高,另外在增加续驶时间等方面还要进一步加强,而且需要有庞大的基础设施配合,这些技术性工作相当长时间内很难达到预期的效果,商业化比较困难。

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