钜大LARGE | 点击量:17765次 | 2018年06月28日
电动车电池属于什么电池 电动车常用的几类电池是什么?
电动汽车电池分两大类,蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车,包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池。
燃料电池专用于燃料电池电动汽车,包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)。
随着电动汽车的种类不同而略有差异。在仅装备蓄电池的纯电动汽车中,蓄电池的作用是汽车驱动系统的惟一动力源。而在装备传统发动机(或燃料电池)与蓄电池的混合动力汽车中,蓄电池既可扮演汽车驱动系统主要动力源的角色,也可充当辅助动力源的角色。可见在低速和启动时,蓄电池扮演的是汽车驱动系统主要动力源的角色;在全负荷加速时,充当的是辅助动力源的角色;在正常行驶或减速、制动时充当的是储存能量的角色。
燃料电池由燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原。如果在阳极(即外电路的负极,也可称燃料极)上连续供给气态燃料(氢气),而在阴极(即外电路的正极,也可称空气极)上连续供给氧气(或空气),就可以在电极上连续发生电化学反应,并产生电流。由此可见,燃料电池与常规电
池不同,它的燃料和氧化剂不是储存在电池内,而是储存在电池外部的储罐中。当它工作(输出电流并做功)时,需要不间断地向电池内输人燃料和氧化剂并同时排出反应产物。因此,从工作方式上看,它类似于常规的汽油或柴油发电机。由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂,所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体(气体或液体)。最常用的燃料为纯氢、各种富含氢的气体(如重整气)和某些液体(如甲醇水溶液),常用的氧化剂为纯氧、净化空气等气体和某些液体(如过氧化氢和硝酸的水溶液等)。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
燃料电池阳极的作用是为燃料和电解液提供公共界面,并对燃料的氧化产生催化作用,同时把反应中产生的电子传输到外电路或者先传输到集流板后再向外电路传输。阴极(氧电极)的作用是为氧和电解液提供公共界面,对氧的还原产生催化作用,从外电路向氧电极的反应部位传输电子。由于电极上发生的反应大多为多相界面反应,为提高反应速率,电极一般采用多孔材料并涂有电催化剂。
电解质的作用是输送燃料电极和氧电极在电极反应中所产生的离子,并能阻止电极间直
接传递电子。
隔膜的作用是传导离子、阻止电子在电极间直接传递和分隔氧化剂与还原剂。因此隔膜
必须是抗电解质腐蚀和绝缘的物质,并具有良好耐润湿性。
电池组
电动汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池,充电到4.2V的锂离子电池而言,这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池,每次都对整个电池组进行充电和放电,但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池,那么经过多个充电/放电周期后,其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡,那么它最终将进入深度放电状态,从而导致损坏,并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生,每个电池的电压都必须监视,以确定充电状态。此外,必须有一个装置让电池单独充电或放电,以平衡这些电池的充电状态。
电池组监视系统的一个重要考虑因素是通信接口。就PC板内的通信而言,常用的选项包括串行外设接口(SPI)总线、I2C总线,每种总线的通信开销都很低,适用于低干扰环境。另一个选项是控制器局域网(CAN)总线,这种总线在汽车应用中被广泛使用。CAN总线非常棒,具有误差检测和故障容限特性,但是它的通信开销很大,材料成本也很高。尽管从电池系统到汽车主CAN总线的连接是值得要的,但在电池组内采用SPI或I2C通信是有优势的。
一个电压范围。
目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式,由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。因此,极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。板栅在活性物质内层,充放电时,不会发生化学变化,所以它的电阻是板栅的固有电阻。活性物质的电阻是随着电池充放电状态的不同而变化的。
当电池放电时,极板的活性物质转变为硫酸铅(PbSO4),硫酸铅含量越大,其电阻越大。而电池充电时将硫酸铅还原为铅(Pb),硫酸铅含量越小,其电阻越小。
电解液电阻
电解液的电阻视其浓度不同而异。在规定的浓度范围内一旦选定某一浓度后,电解液电阻将随充放电程度而变。电池充电时,在极板活性物质还原的同时电解液浓度增加,其电阻下降;电池放电时,在极板活性物质硫酸化的同时电解液浓度下降,其电阻增加。
隔板电阻
隔板的电阻视其孔率而异,新电池的隔板电阻是趋于一个固定值,但随电池运行时间的延长,其电阻有所增加。因为,电池在运行过程中有些铅渣和其他沉积物在隔板上,使得隔板孔率有所下降而增加了电阻。
连接体电阻
连接体包括单体电池串联时连接条等金属的固有电阻,电池极板间的连接电阻,以及正、负极板组成极群的连接体的金属电阻,若焊接和连接接触良好,连接体电阻可视为一固定电阻。
每只电池所呈现的内阻就是上述物体电阻的总和,电池内阻R与电动势、端电压及放电电流的关系:Rs=(E-Uf)÷If
电池的内阻在放电过程中会逐渐增加,而在充电过程中则逐渐减小。所以,电池在充放电过程中,端电压也会因其内阻的变化而变动。故端电压在放电时低于电池的电动势,充电时又高于电池的电动势。
寿命
电池的寿命有“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”两个概念。必须指出,这两个概念仅是针对电池自放电大小而言的,并非电池的实际使用期限。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。
对一次电池而言,电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间(与放电倍率大小有关)。
对二次电池而言,电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。
充放电循环寿命,是衡量二次电池性能的一个重要参数。经受一次充电和放电,称为一次循环(或一个周期)。在一定的充放电制度下,电池容量降至某一规定值之前,电池能耐受的充放电次数,称为二次电池的充放电循环寿命。充放电循环寿命越长,电池的性能越好。在目前常用的二次电池中,镉镍电池的充放电循环寿命500~800次,铅酸电池200~500次,锂离子电池600~1000次,锌银电池很短,约100次左右。
二次电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电制式等条件有关。所谓“放电深度”是指电池放出的容量占额定容量的百分数。减少放电深度(即“浅放电”),二次电池的充放电循环寿命可以大大延长。
湿搁置使用寿命,也是衡量二次电池性能的重要参数之一。它是指电池加入了电解液后开始进行充放电循环直至充放电循环寿命终止的时间(包括充放电循环过程中电池处于放电态湿搁置的时间)。湿搁置使用寿命越长,电池性能越好。在目前常用的电池中,镉镍电池湿搁置使用寿命2~3年,铅酸电池3~5年,锂离子电池5~8年,锌银电池最短,只有1年左右。
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