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影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

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,目前约有8%-90% 的采用率。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。

镍镉蓄电池

目前,镍镉蓄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,但由于其在能色 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。 使用中要注意做好回收工作,以免重金属镉造成环境污染。

镍氢蓄电池

镍氢蓄电池和镍镉蓄电池一样,也属于碱性电池,其特性和 镍镉蓄电池相似,不过镍氢蓄电池不含镉、铜,不存在重金属污 染问题。目前生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie公司, 它现有80A·h和130A·h两种单元电池,并由此构成30kw·h和50 kw·h两种规格的电池。其比能量达75-80W·h/kg,比功率达160 -230W/kg,循环使用寿命超过600次。这种蓄电池曾装在几种电动 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。估计随 着镍氢蓄电池技术的发展,其比能量可超过80w·h/kg,循环使用 寿命可超过2000次,远景价格可降至150美元/Kw·h。通用汽车公 司已把它作为今后几年电动汽车优先考虑蓄电池。

钠硫蓄电池

钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车蓄电池,美国福特 汽车公司的Mnivan电动汽车就是使用钠硫蓄电池的。它已被美国 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 19.2 Kw·h,比能量达109W·h/kg,循环使用寿命1200次,装车 试验时最好的一辆车无故障地行驶了2300km。钠硫蓄电池主要存 在高温腐蚀严重,电池寿命较短。性能稳定性及使用安全性不太 理想等问题。

电池列为其电动汽车蓄电池的长期开发目标,锂电池的种类 繁多,常见的有色锂离子电池、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电 池和但聚合物固体电解质电池等,锂离子电池比能量的理论值为 570W·h/kg,它目前达到的性能指标是:比能量为100W·h/kg, 比功率200W/kg,循环使用寿命为1200次,充电时间2-4小时。

锌空气电池

锌空气电池的潜在比能量在200W·h/kg左右。美国DEMI公司 为电动汽车开发的锌空气电池的比能量已达160W·h/kg左右。但 它目前尚存在寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电等 缺点。美国的CRX电动汽车装的就是锌空气电池,该车为弥补它 的不足,还装有镍镉蓄电池以帮助汽车起动和加速CRX车的锌空 气电池组质量为340kg,充足电后可存储45kw·h的能量,同时装 备CRX的重达159kg的镍镉蓄电池充足电后有4kw·h能量。充电12 分钟可使CRX电动汽车行驶65km,充电一小时则可行驶160km。

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。众所周知,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。当飞轮电池公出电的时,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(高达200000r/min, 使用的轴承为非接触式磁轴承。据称,飞轮电池比能呈可达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。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮池 成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车,一次充电可行驶 600km,由到96km/h加速时间为6.5秒。

燃料电池

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极 反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过程,不受热力 循环限制,故能量转换效率高,燃料电池的化学能转换效率在理 论上可达100%,实际效率已达60%-80%,是普通内燃机热效 率的2-3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质 子交换膜燃料电池(PEMFC),它以纯氢为燃料,以空气成龙为 氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上,加拿大的BALLABC 公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车, 载客20人,可行驶160km,最高速度72.2km/h。德国奔驰汽车公 司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。