第5章电动汽车2.pptVIP

汽车节能与环保技术第5章第二部分 5.2.3铅酸电池 铅酸电池自1859年问世，已经走过了100多年的发展历程，是各种蓄电池中最为成熟的一种。目前其销量占全部蓄电池销量的50％～60％。 铅酸电池在内燃机汽车上被用作起动电池，提供起动发动机所需的能量 属辅助的能源装置 ，可以说是游刃有余。而在电动汽车上，要让它担负起汽车主动力的责任，就明显感到力不从心。 　　　目前铅酸电池的比能量一般为30～40W·h/kg，比功率一般为150～200W/kg，循环使用寿命一般为500～700次，完全充电时间一般大于8h。 　　　铅酸电池的优点有：原料易得，技术成熟，成本低 在二次电池中最低 ，效率高 75％～80％ ， 　可靠性高，比功率较高，标称电压高 在所有水溶性电解液电池中最高 等。 　　　铅酸电池的不足是：比能量低，难于快速充电，自放电率高 通常在25°温度下每天1％～2％ ，循环寿命短，而且当过放电和过充电时，寿命显著缩短。 铅酸电池与其他类型蓄电池性能的比较，见下表。 通常，铅酸电池由若干单体铅酸电池在封装内串联而成，单体铅酸电池是蓄电池的基本单元。单体铅酸电池由浸渍在电解液中的正极板 二氧化铅PbO2 和负极板 海绵状纯铅 组成，电解液是硫酸 H2SO4 的水溶液。 　　　蓄电池中发生的化学反应是可逆的。其化学反应过程有各种不同的理论，一般认为1882年格拉斯顿和特拉普提出的双极 或双重 硫酸盐化理论 简称双硫化理论 能较确切地说明蓄电池中的化学反应过程。 当蓄电池和外负载接通放电时，正极板上的PbO2和负极板上Pb都变成硫酸铅 PbS04 ，电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。 　　　充电时按相反的方向变化，正、负极板上的PbS04分别恢复成原来的PbO2和Pb ，电解液中的H2SO4增加，相对密度变大。 　　　略去中间的化学反应过程可用下式表示： 针对铅酸电池的不足，出现了双极性铅酸电池 一块电极板上，一面是正极，另一面是负极 和铅布电池 水平电极，准双极性结构，板栅由铅丝编制，电解质为胶体，阀控密封免维护 ，比能量 C/3放电率时的比能量达43W·h/kg 、循环寿命 达1000次 、快速充电能力 8min充电到50％，不到30min即可充至100％ 以及比功率 达285W/kg 有了较大 　幅度提高，而且价格较低 2000～3000美元可装备1辆电动车 ，可靠性高。 5.2.4镍镉电池 镍镉电池属碱性电池，其正极板为氢氧化镍 Ni OH 3 ，负极板为镉 Cd 和铁 Fe 的混合物，电解质是氢氧化钾 KOH 溶液，密度为1.2kg/L。为了改善循环寿命和高温性能，电解液中加入氧化锂。 　　　充电反应电解液中KOH电离为K＋和 OH －。在充电电流的作用下，正负极板活性物质反应如下： 　　　放电反应电解液中KOH电离为K＋和 OH － ，正极板物质转变为氢氧化亚镍 Ni OH 2 ，负极板物质转变为氢氧化亚镉 Cd OH 2 ： 镉镍电池充放电时两极化学反应方程总式： ①镉镍电池的优点为： a.比能量较高，达55W·h/kg； b.比功率较高，190 W/kg； c.快速充电性能较好，15min可恢复50％容量，从40％到80％仅用18min； 　　　d.过充放电性能好； e.循环使用寿命长，等于铅酸电池的2倍，可达2000多次，寿命可达7年； f. 使用温度范围宽 -40～85 ℃ 。 这些性能都优于铅酸电池。 ②镉镍电池的缺点是： a.成本较高，为铅酸电池的2～4倍； b.标称电压低，等于1.2V 铅酸电池为2 V ； c.报废电池存在重金属镉污染等。 应当说明，镉镍电池虽然成本较高，但其使用寿命长、比能量大，实际使用成本并不高。为了治理镉污染，近年来，欧美等国已可做到100％回收和再生。 　　　镉镍电池是目前除铅酸电池之外在电动汽车上应用最多的电池。克莱斯勒的TE面包车、标致106、雪铁龙AX等均采用镉镍电池作为动力电池，本田、日产、现代等公司和香港大学也研制了镉镍电池电动汽车样车。 5.2.5镍氢电池 镍氢电池也是碱性电池，其基本特性与镉镍电池相似，但不含重金属，回收一般不构成问题，故有“绿色电池”之称。近年来，镍氢电池受到国际上的普遍关注。 镍氢电池以储氢合金为负极，以氢氧化镍为正极，电解质是混有氢氧化锂的氢氧化钾。 镍氢电池与镉镍电池的主要区别在于它的负极是氢，而不是金属镉。氢化金属在电极充放电时能够进行氧的吸收和释放的可逆反应。 当电池放电时，负极上的氢化金属被氧化成合金，正极上的羟基氢氧化镍被减少为氢氧化亚镍。充电过程相反。 镍氢电池的电化学反应式为： 镍氢电池的技术关键是确立一种可以无数次反复使用的能够储存氢的合金材料。目前有两种材料可用于镍氢电池。一种是基于镧镍的稀土合金，称为AB