鉅大LARGE | 點擊量：9281次 | 2018年07月23日
鎳氫動力電池在電動汽車的應(yīng)用是什么
目前，在電動汽車動力方向上，事實上存在著兩種主要的觀點。一種觀點認(rèn)為鎳氫電池技術(shù)成熟，在今后較長的時期內(nèi)仍將是電動汽車的主流動力。另一種觀點認(rèn)為，鋰電池的技術(shù)進(jìn)步和綜合優(yōu)勢其他電池?zé)o法可比。
持鎳氫電池主流觀點的人用混合動力汽車與傳統(tǒng)動力汽車的比較進(jìn)行說明：作為傳統(tǒng)動力汽車替代品的混合動力汽車技術(shù)已經(jīng)走向全面成熟，但是并沒有使傳統(tǒng)動力汽車消逝。同理，作為替代鎳氫動力電池的鋰動力電池雖然技術(shù)日趨成熟，也不可能完全取代鎳氫電池，況且，鋰動力電池也還有自身缺陷。
這兩種路線之爭事實上已經(jīng)在國家工信部那里有了明確的答案，早在2009年工信部制訂的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》中，工信部就將新能源汽車劃分為起步期、發(fā)展期、成熟期三個不同的技術(shù)階段，對于分屬這三個不同技術(shù)階段的新能源汽車銷售和使用區(qū)域也做了相應(yīng)規(guī)定；
1、燃料電池汽車、氫發(fā)動機(jī)汽車和二甲醚汽車被列入起步期。起步期產(chǎn)品只能進(jìn)行小批量生產(chǎn)，且只在批準(zhǔn)的區(qū)域和范圍示范運行，并對全部產(chǎn)品的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控。
2、鋰離子動力蓄電池為動力的混合動力乘用車、商用車，以及純電動汽車都屬于發(fā)展期，發(fā)展期產(chǎn)品允許進(jìn)行批量生產(chǎn)，且只能在批準(zhǔn)的區(qū)域銷售使用，并至少對20%的產(chǎn)品的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、使用鉛酸蓄電池和鎳氫電池的混合動力乘用車屬于成熟期。成熟期產(chǎn)品與常規(guī)汽車產(chǎn)品相同，可在全國銷售使用。
該《規(guī)則》至今尚未廢止，可見仍然在發(fā)揮其作用。與人們平時印象不太相同的是，鋰電池似乎各方面性能都好，而且為越來越多車企采用，鋰電力電池生產(chǎn)也是如火如荼，但在實際生活中，它的銷售與使用受到限制，反而是鎳氫電池作動力的電動汽車暢通無阻，這主要是基于安全問題上的考慮，這種安全性能的改善從另一個方面刺激了車企在鋰電池研發(fā)上的積極性。
由于大量使用的鎳鎘電池（Ni－Cd）中的鎘有毒，使廢電池處理復(fù)雜，環(huán)境受到污染，因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫充電電池（Ni－MH）所替代。
從電池電量來講，相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5～2倍，且無鎘的污染，現(xiàn)已經(jīng)廣泛地用于移動通訊、筆記本計算機(jī)等各種小型便攜式的電子設(shè)備。更大容量的鎳氫電池已經(jīng)開始用于汽油/電動混合動力汽車上，利用鎳氫電池可快速充放電過程，當(dāng)汽車高速行駛時，發(fā)電機(jī)所發(fā)的電可儲存在車載的鎳氫電池中，當(dāng)車低速行駛時，通常會比高速行駛狀態(tài)消耗大量的汽油，因此為了節(jié)省汽油，此時可以利用車載的鎳氫電池驅(qū)動電動機(jī)來代替內(nèi)燃機(jī)工作，這樣既保證了汽車正常行駛，又節(jié)省了大量的汽油，因此，混合動力車相對傳統(tǒng)意義上的汽車具有更大的市場潛力，世界各國都在加緊這方面的研究。
某些金屬具有很強的捕捉氫的能力，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，同時放出熱量。其后，將這些金屬氫化物加熱，它們又會分解，將儲存在其中的氫釋放出來。這些會“吸收”氫氣的金屬，稱為儲氫合金。
儲氫合金的儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態(tài)氫的1000倍，也即相當(dāng)于儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。
還有世界新開發(fā)的各種新型電池，給大家做個介紹，大家對比一下：
當(dāng)前研究開發(fā)的電動汽車動力電池主要包括鉛酸電池、鎳金屬電池、鋰離子蓄電池、高溫鈉電池、金屬空氣電池、超級電容、飛輪電池以及具有更好發(fā)展遠(yuǎn)景的燃料電池和太陽能電池。
1、鉛酸電池
鉛酸電池已有100多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動動力源，
它也是成熟的電動汽車蓄電池。鉛酸電池正負(fù)電極分別為二氧化鉛和鉛，電解液為硫酸。鉛酸電池又可以分為兩類，即注水式鉛酸電池和閥控式鉛酸電池。前者價廉，但需要經(jīng)常維護(hù)，補充電解液；后者通過安全控制閥自動調(diào)節(jié)密封電池體內(nèi)在充電或工作異常時產(chǎn)生的多余氣體，免維護(hù)，更符合電動汽車的要求?？傮w上說，鉛酸電池具有可靠性好、原材料易得、價格便宜等優(yōu)點，比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。由于鉛酸電池的技術(shù)比較成熟，經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)的鉛酸電池仍將是近期電動汽車的主要電源，正在開發(fā)的電動汽車用先進(jìn)鉛酸電池主要有以下幾種：水平鉛酸電池、雙極密封鉛酸電池、卷式電極鉛酸電池等。
2、在電動汽車上使用的鎳金屬電池主要有鎘鎳電池和氫鎳電池兩種。鎘鎳電池和鉛酸電池相比，能夠達(dá)到比能量55Wh/kg，比功率200W/kg，循環(huán)壽命2000次，而且可以快速充電，雖說其價格為鉛酸蓄電池的4～5倍，但由于其在比能量和使用壽命方面的優(yōu)勢，因此其長期的實際使用成本并不高。但由于其含有重金屬鎘，在使用中不注意回收的話，就會形成環(huán)境污染，許多發(fā)達(dá)國家都已限制發(fā)展和使用鎘鎳電池。而氫鎳電池則是一種綠色鎳金屬電池，它的正負(fù)極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料，不存在重金屬污染問題，且其在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，電池可以實現(xiàn)密封設(shè)計
。鎳氫電池在比能量、比功率及循環(huán)壽命等方面都比鎘鎳電池有所提高，使用氫鎳電池的電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程曾經(jīng)達(dá)到過600公里，在歐美已實現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用。氫鎳電池就其工作原理和特點是適合電動汽車使用的，它已被列為電動汽車用首選動力電池，但其還存在價格太高，均勻性較差（特別是在高速率、深放電下電池之間的容量和電壓差較大），自放電率較高，性能水平和現(xiàn)實要求還有差距等問題，這些問題都影響著氫鎳電池在電動汽車上的廣泛使用。
3、鋰離子蓄電池
鋰離子蓄電池是90年代發(fā)展起來的高容量可充電電池，能夠比氫鎳電池存儲更多的能量，比能量大，循環(huán)壽命長，自放電率小，無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染，是當(dāng)今各國能量存儲技術(shù)研究的熱點，主要集中在大容量、長壽命和安全性三個方面的研究。鋰離子蓄電池中，鋰離子在正負(fù)極材料晶格中可以自由擴(kuò)散，當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫出，嵌入到負(fù)極中，反之為放電狀態(tài)，即在電池充放電循環(huán)過程中，借助于電解液，鋰離子在電池的兩極間往復(fù)運動以傳遞電能。鋰離子蓄電池的電極為鋰金屬氧化物和儲鋰碳材料，根據(jù)電解質(zhì)的不同，鋰離子蓄電池一般可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種。
4、高溫鈉電池
高溫鈉電池主要包括鈉氯化鎳電池（NaNiCl2）和鈉硫蓄電池兩種。鈉氯化鎳電池是1978年發(fā)明的，其正極是固態(tài)NiCl2，負(fù)極為液態(tài)Na，電解質(zhì)為固態(tài)β-Al2O2陶瓷，充放電時鈉離子通過陶瓷電解質(zhì)在正負(fù)電極之間漂移。鈉氯化鎳電池是一種新型高能電池，它具有比能量高（超過100Wh/kg），無自放電效應(yīng)，耐過充、過放電，可快速充電，安全可靠等優(yōu)點，但是其工作溫度高（250-350℃），而且內(nèi)阻與工作溫度、電流和充電狀態(tài)有關(guān)，因此需要有加熱和冷卻管理系統(tǒng)。而鈉硫蓄電池也是普遍看好的電動汽車蓄電池，它已被美國先進(jìn)電池聯(lián)合體(USABC)列為中期發(fā)展的電動汽車蓄電池，鈉硫蓄電池具有高的比能量，但它的峰值功率較低，而且這種電池的工作溫度近似300℃，熔融的鈉和硫有潛在的毒性，腐蝕也限制了電池的可靠性和壽命。
5、鋅空氣電池（Zinc-air）
鋅空氣電池是一種機(jī)械更換離車充電方式的高能電池，正極為Zinc，負(fù)極為Carbon（吸收空氣中的氧氣），電解液為KOH。鋅空氣電池具有高比能量（200Wh/kg），免維護(hù)、耐惡劣工作環(huán)境，清潔安全可靠等優(yōu)點，但是其具有比功率較?。?0W/kg），不能存儲再生制動的能量，壽命較短，不能輸出大電流及難以充電等缺點。一般為了彌補它的不足，使用鋅空氣電池的電動汽車還會裝有其它電池（如鎳鎘蓄電池）以幫助起動和加速。
6、超級電容
超級電容是為了滿足混合電動汽車能量和功率實時變化要求而提出的一種能量存儲裝置，它是一種電化學(xué)電容，兼具電池和傳統(tǒng)物理電容的優(yōu)點。超級電容往往和其它蓄電池聯(lián)合應(yīng)用作為電動汽車的動力電源，可以滿足電動汽車對功率的要求而不降低蓄電池的性能，超級電容的使用，將減少汽車對蓄電池大電流放電的要求，達(dá)到減少蓄電池體積和延長蓄電池壽命的目的。開發(fā)高比能量、高比功率、長壽命、高效率和低成本的超級電容，可以提高商業(yè)化電動汽車動力性（特別是加速能力）、經(jīng)濟(jì)性和續(xù)駛里程。根據(jù)電極材料的不同，超級電容可分為碳類超級電容（雙電層電化學(xué)電容）和金屬氧化物超級電容兩類。
7、飛輪電池
飛輪儲能電池的概念起源于上世紀(jì)70年代早期，最初只是想將其應(yīng)用在電動汽車上，但限于當(dāng)時的技術(shù)水平，并沒有得到發(fā)展。直到上世紀(jì)90年代由于電路拓?fù)渌枷氲陌l(fā)展，碳纖維材料的廣泛應(yīng)用，以及全世界范圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發(fā)展，并且伴隨著磁軸承技術(shù)的發(fā)展，這種電池顯示出更加廣闊的應(yīng)用前景。歐美國家已出現(xiàn)實用化產(chǎn)品，而我國在這方面的研究才剛剛起步。它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。是一種以動能方式存儲能量的機(jī)械電池，它由電動/發(fā)電機(jī)、功率轉(zhuǎn)換、電子控制、飛輪、磁浮軸承和真空殼體等部分組成，具有高功率比、高能量比、高效率、長壽命和環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點。飛輪電池中的電機(jī)，在充電時該電機(jī)以電動機(jī)形式運轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)（可達(dá)到200000rpm），即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其動能；放電時，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機(jī)械能(動能)到電能的轉(zhuǎn)換。要開發(fā)適合電動汽車的實用性飛輪。
8、燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，它的基本化學(xué)原理是水電解反應(yīng)的逆過程，即氫氧反應(yīng)產(chǎn)生電、水和熱。它不需要燃燒、無轉(zhuǎn)動部件、無噪聲、運行壽命長、可靠性高、維護(hù)性能好，實際效率能達(dá)到普通內(nèi)燃機(jī)的2至3倍，加之其最終產(chǎn)物又是水，真正達(dá)到清潔、可再生、無排放的要求，是21世紀(jì)的首選能源。而且，燃料電池也不需要像其它電池那樣進(jìn)行長時間的充電，它只需要像給汽車加油一樣補充燃料即可。據(jù)美國ABI調(diào)查公司預(yù)測，2011年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到240萬輛，占世界汽車總產(chǎn)量的4.3%，日本政府也計劃在十年內(nèi)普及燃料電池。2002年12月，日本豐田公司已向日本政府交付了第一批商用燃料電池電動汽車。燃料電池由正負(fù)電極、催化層和電解質(zhì)構(gòu)成，根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池可分為磷酸型、質(zhì)子交換膜型、堿性型、熔融碳酸鹽型和固體氧化物型等幾種，只有質(zhì)子交換膜型燃料電池最適合電動汽車使用，我國研制成功的“中國氫動力首號車”使用的就是質(zhì)子交換膜型燃料電池。一套較完整的燃料電池系統(tǒng)由以下幾個部分組成：燃料處理部分、燃料電池、直流交流轉(zhuǎn)換器和熱能管理部分。
9、太陽能電池
太陽能電池是一種把光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，太陽能已廣泛用于照明、家用電器、發(fā)電、交通信號、地質(zhì)、航天等領(lǐng)域。部分機(jī)構(gòu)也已研制出了使用太陽能電池的電動汽車樣車，但是由于太陽能電池還存在光電轉(zhuǎn)換效率不高、價格太高、電池系統(tǒng)配置較復(fù)雜等問題，只能作為電動汽車的補充電源，還不能大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，但太陽能作為最清潔的、取之不盡用之不竭的能源，對它的研究和應(yīng)用必將會取得長足的進(jìn)步。
上一篇：電動車電瓶如何修復(fù)
下一篇：電動車電池修復(fù)方法
