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蓄电池的8个种类


蓄电池的 8 个种类
锂离子电池是目前世界上最先进的二次电池(充电电池),具有体积小、重量 轻、能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、环保、安全可靠等优点,是高档 仪器仪表的理想电源。 电压和容量相同时,与铅酸电池比较,锂离子电池的体积降为一半,重量降为 四分之一,而寿命却是铅酸电池的三倍,与镍氢或镍镉电池比较,锂离子电池 的体积和重量均约为一半,而寿命则是它们的二倍!<

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蓄电池种类介绍

蓄电池是电动汽车的动力源泉。 目前,制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电 池不理想。电动汽车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等。要 使电动汽车能与内燃机汽车相竞争,关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿 命长、成本低的蓄电池。 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源。 它也是成熟的电动汽车蓄电池,它可靠性好、原材料易得、价格便宜;比功率也 基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点;一是比能量低,所占的 质量和体积太大,且一次充电行驶里程较短;另一个是使用寿命短,使用成本过 高。 镍氢蓄电池 镍氢蓄电池属于碱性电池,镍氢蓄电池循环使用寿命较长,无记忆效应, 但价格较高。它的初期购置成本虽高,但由于其在能量和使用寿命方面的优势, 因此其长期的实际使用成本并不高。 目前国外生产电动汽车镍氢蓄电池的公司现 有 80A·h 和 130A·h 两种单元电池,其比能量达 75-80W·h/kg,循环使用寿 命超过 600 次。 这种蓄电池装在几种电动汽车上试用,其中一类车一次充电可行 驶 345km,有一辆车一年中行驶了 8 万多公里。由于价格较高,目前尚未大批量 生产。国内已开发出 55A·h 和 100A·h 单元电池,比能量达 65 W·h/kg,功率 密度大于 800W/kg 的镍氢蓄电池。 锂离子电池 锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池,其独特的 物理和电化学性能,具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是:重量 轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下,锂电池

的蓄电能力是镍氢电池的 1.6 倍,是镍镉电池的 4 倍,并且目前人类只开发利用 了其理论电量的 20%~30%,开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保 电池,不会对环境造成污染,是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我国从二 十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池,至今已取得突破性进展,研制出了 完全拥有自主知识产权的锂离子电池。 镍镉电池 镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池,其比能量可达 55W?h/kg,比 功率超过 190W/kg。可快速充电,循环使用寿命较长,是铅酸蓄电池的两倍多, 可达到 2000 多次,但价格为铅酸蓄电池的 4~5 倍。它的初期购置成本虽高,但 由于其在能量和使用寿命方面的优势,因此其长期的实际使用成本并不高。缺点 是有“记忆效应”, 容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十 次左右后,作一次完全充放电,如果已经有了“记忆效应”,应连续作 3~5 次 完全充放电,以释放记忆。另外镉有毒,使用中要注意做好回收工作,以免镉造 成环境污染。 钠硫蓄电池 钠硫电池的优点:一个是比能量高。其理论比能量为 760W?h/kg,实际已 大于 100W?h/kg,是铅酸电池的 3~4 倍;另一个是可大电流、高功率放电。其 放电电流密度一般可达 200~300mA/mm2,并瞬时间可放出其 3 倍的固有能量;再 一个是充放电效率高。 由于采用固体电解质,所以没有通常采用液体电解质二次 电池的那种自放电及副反应,充放电电流效率几乎 100%。钠硫电池缺点,主要 其工作温度在 300~350℃,所以,电池工作时需要一定的加热保温。而高温腐 蚀严重,电池寿命较短。现在已有采用高性能的真空绝热保温技术,可有效地解 决这一问题。也有性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。在 80~90 年代, 国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用,并越来越显示其优 越性。这方面日本企业进展最为显著。作为近期普遍看好的电动汽车蓄电池,已 被美国先进电池联合体(USMABC)列为中期发展的电动汽车蓄电池, 德国 ABB 公司 生产的 B240K 型钠硫蓄电池,其质量为 17.5kg,蓄电量 19.2Kw?h;比能量达 109W?h/kg,循环使用寿命 1200 次,装车试验时最好的一辆无故障地行驶了 2300km。 镍锌蓄电池 新型密封镍锌电池具有高质量能、高质量功率和大电流放电的优势。这种 优势使得镍锌电池能够满足电动车辆在一次充电行程、 爬坡和加速等方面对能量 的需求。镍锌电池是美国国家能源研究公司(ERC)开发和生产的产品,厦门电池 总厂已与其合作引进了此产品。镍锌电池是极具竞争力的电池。其优点:是其比 能量达到 50Wh/k 以上,体积能量已超过镍镉电池,小于镍氢电池。大电流放电, 电池的电压将在宽广的范围是平衡的, 且具很长的使用寿命, 循环寿命≥500 次。 充电时间≤3.5h, 快速充电≤1h。特别值得一提的是自放电抗电荷量衰减性十分 好, 在室温下一个月, 自放电量不到 30%额定电荷量。 在 50℃高温, 以 C/3 放电, 电池电荷量衰减≤10%额定电荷量,而在-15℃,C/3 放电≤30%。镍锌电池与铅 酸电池外廓上具有很好的兼容性,凡现在应用铅酸电池的车辆,均可换用镍锌电

池。从现在的价格看,镍锌还显稍贵些,但相信待其应用量上去后,价格自然会 降下来。 与铅酸电池外形轮廓的兼容性,使镍锌电池更方便替代铅酸电池而成为 电动车的理想动力电源。 锌空气蓄电池 锌空气电池又称锌氧电池,是金属空气电池的一种。锌空气电池比能理论 值是 1350W?h/kg,现在的比能量已达到了 230Wh/kg,几乎是铅酸电池的 8 倍。 可见锌空气电池的发展空间非常大。 锌空气电池只能采取抽换锌电极的办法进行 “机械式充电”。 更换电极的时间在 3min 即可完成。 换上新的锌电极, “充电” 时间极短,非常方便。如此种电池得到发展,省去了充电站等社会保障设施的兴 建。锌电极可在超市、电池经营点、汽配商店等购买,对普及此电池电动车十分 有利。这种电池具有体积小,电荷容量大,质量小,能在宽广的温度范围内正常 工作,且无腐蚀,工作安全可靠,成本低廉等优点。现在试验电池的电荷容量仅 是铅酸电池的 5 倍, 不甚理想。 但 5 倍于铅酸电池的电荷量已引起了世人的关注, 美国、墨西哥,新加坡及一些欧洲国家都已在邮政车、公共汽车、摩托车上进行 试用,也是一极有前途的电动车用电池。 飞轮电池 飞轮电池是 90 年代才提出的新概念电池,它突破了化学电池的局限,用物 理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时,它就具有一定的动能。飞轮电池 正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能,就很像标准电池。 飞轮电池中有一个电机,充电时该电机以电动机形式运转,在外电源的驱动下, 电机带动飞轮高速旋转, 即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大 其功能;放电时,电机则以发电机状态运转,在飞轮的带动下对外输出电能,完 成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池出电的时,飞轮转速逐渐下降,飞轮 电池的飞轮是在真空环境下运转的,转速极高(200000r/min),使用的轴承为非 接触式磁轴承。 据称, 飞轮电池比能可达 150W?h/kg, 比功率达 5000~10000W/kg, 使用寿命长达 25 年,可供电动汽车行驶 500 万公里。


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