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什么是動力電池?它與普通電池的區別

什么是動力電池?它與普通電池的區別

  電池技術是一項偉大的發明,有著精彩而悠久的歷史,電池英文“Battery”首次出現在1749年,它由美國發明家本杰明富蘭克林首次使用,當時他使用了一組串聯的電容器來進行電學實驗。他使用稀硫酸作電解液,解決了電池極化問題,制造出第一個不極化,能保持平衡電流的鋅─銅電池,又稱“丹尼爾電池”。

  

  1860年,法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池,也是蓄電池的前身;與此同時,法國的雷克蘭士發明了碳鋅電池,讓電池技術走向了干電池領域。

  

  電池技術商用始于干電池,它由英國人赫勒森在1887年發明,并于1896年在美國批量生產,與此同時,Thomas Edison在1890年發明可充電的鐵鎳電池,也于1910年實現商業化量產。

  

  至此以后,得力于商業化驅動,電池技術迎來了突飛猛進的時代,Thomas Edison在1914年發明堿性電池,Schlecht and Akermann 在1934年發明鎳鎘電池燒結極板,Neumann在1947年開發出密封鎳鎘電池, Lew Urry (Energizer)在1949年 開發出小型堿性電池,由此迎來堿性電池時代。

  

  進入1970年代以后,電池技術受能源危機的影響,逐步往物理電源方向發展,除了1954年就出現了的太陽能電池技術持續進步外,鋰電池和鎳氫電池也逐步被發明和商業應用。

  

  什么是動力電池?它與普通電池的區別

  

  新能源汽車的動力來源一般主要是以動力電池為主。動力電池實際上就是為交通運輸工具提供動力來源的一種電源。它與普通電池的主要區別為:

  

  一、性質不同

  

  動力電池是指為交通運輸工具提供動力的電池,一般是相對于為便攜式電子設備提供能量的小型電池而言;而普通電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負極材料,使用非水電解質溶液的一次電池,與可充電電池鋰離子跟鋰離子聚合物電池是不一樣。

  

  二、電池容量不同

  

  在都是新電池的情況下,用放電儀測試電池容量,一般動力電池的容量在1000-1500mAh左右;而普通電池的容量在2000mAh以上,有的能到3400mAh。

  

  三、放電功率不同

  

  一顆4200mAh的動力電池可以在短短幾分鐘內將電量放光,但是普通電池完全做不到,因此普通電池的放電能力完全無法與動力電池相比。動力電池與普通電池最大的差別,在于其放電功率大,比能量高。由于動力型電池主要用途為車用能源供給,所以相較于普通電池要有更高的放電功率。

  

  四、應用不同

  

  為電動汽車提供驅動動力的電池被稱為動力電池,包括傳統的鉛酸電池、鎳氫電池以及新興的鋰離子動力電鋰電池,分為功率型動力電池(混合動力汽車)以及能量型動力電池(純電動汽車);手機、筆記本電腦等消費電子產品使用的鋰電池一般統稱為鋰電池,以區別于電動汽車用的動力電池。

  

  動力電池現有主要種類

  

  目前市場上主流技術仍以鉛酸電池技術、鎳氫電池技術、燃料電池技術、鋰電池技術為主。

  

  鉛酸蓄電池

  

  鉛酸蓄電池的應用歷史最長,技術最為成熟,是成本、售價最低廉的蓄電池,已實現大批量生產。其中閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)一度成為重要的車用動力電池,應用在眾多歐美汽車公司開發的EV和HEV上,例如通用在20世紀80年代和90年代分別開發出的Saturn和EVI電動汽車等。

  

  但是,鉛酸電池的比能量較低,續航時間短,自放電率高,循環壽命低;其主要原料鉛的重量大,而且在生產和回收過程中可能產生重金屬的環境污染。所以,目前鉛酸電池主要用于汽車啟動時的點火裝置,以及電動自行車等小型設備。

  

  鎳氫電池

  

  鎳氫(Ni/MH)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出現電解液增減現象,可以實現密封設計、免維護。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比,鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環壽命。

  

  其缺點是電池具有的記憶效應較差,而且隨著充放電循環的進行,貯氫合金逐漸失去催化能力,電池內壓會逐漸升高,影響到電池的使用。此外,鎳金屬昂貴的價格,也導致成本較高。

  

  在關鍵材料上,鎳氫電池主要由正極、負極、隔膜和電解質構成,正極為鎳電極(Ni(OH)2);負極一般采用金屬氫化物(MH);電解質主要為液體,主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點主要在正、負極材料上,其技術研發相比較成熟。

  

  車用鎳氫電池已實現了批量生產和使用,是混合動力汽車研制中應用最多的車載電池類型。最典型的代表即目前混合動力汽車量產規模最大的豐田Prius。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動力電池制造商。

  

  如今鎳氫電池現階段已經退出主流動力電池行列,那么為何豐田還會固執己見的堅守鎳氫電池的陣營呢?

  

  這就不得不說到鎳氫電池最大的優勢:超強的耐用性!

  

  曾經美國著名的汽車媒體對一臺使用了十年后的第一代普銳斯進行了對比測試。測試結果顯示,采用鎳氫電池的第一代普銳斯車型在經過了10年行駛33萬公里之后,將其與新車時的數據對比,無論是在油耗性能還是在動力性能都保持在同一水平,說明混動系統和鎳氫電池組仍然工作正常。

  

  此外,即便在使用十年跑了33萬公里之后,這輛第一代普銳斯其鎳氫電池組從未發生過問題,人們十年前所質疑因電池容量衰減將大幅影響油耗和動力性能的情況也沒有出現。由此看來,一向嚴謹保守的日本人對于鎳氫電池的鐘愛確實有其獨到的原因。

  

  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”。

  

  和普通化學電池相比,燃料電池可以補充燃料,通常是補充氫氣。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領域使用。氫燃料電池基本原理是電解水的逆反應,把氫和氧分別供給陽極和陰極,氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后,放出電子通過外部的負載到達陰極。

  

  氫燃料電池的工作原理是:將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極),經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜,到達燃料電池陰極板(正極),而電子是不能通過質子交換膜的,這個電子,只能經外部電路,到達燃料電池陰極板,從而在外電路中產生電流。

  

  電子到達陰極板后,與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極板的氧,可以從空氣中獲得,因此只要不斷地給陽極板供應氫,給陰極板供應空氣,并及時把水蒸氣帶走,就可以不斷地提供電能。

  

  燃料電池發出的電,經逆變器、控制器等裝置,給電動機供電,再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動,就可使車輛在路上行駛。與傳統汽車相比,燃料電池車能量轉化效率高達60~80%,為內燃機的2~3倍。

  

  燃料電池的燃料是氫和氧,生成物是清潔的水,它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳,也沒有硫和微粒排出。因此,氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車,氫燃料是完美的汽車能源!

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