電動(dòng)車用大型蓄電池現(xiàn)狀及發(fā)展（二）
電動(dòng)車信息網(wǎng) 電動(dòng)車商情網(wǎng) 俠名 電動(dòng)車維修 2005-11-5
| 2．電動(dòng)車用Ni-MH電池 2．1 電動(dòng)車用Ni-MH電池的基本要求 Ni-MH電池的電極反應(yīng)為: 正極: Ni(OH)2 + OH- = NiOOH + H20 + e- 負(fù)極: M + H2O + e =MHab + OH- Ni(OH)2 + M = NiOOH + MHab 為了實(shí)現(xiàn)電池的密封化，防止內(nèi)壓上升,通常負(fù)極的容量都做得比正極大些，這樣正極產(chǎn)生的氧遷移到負(fù)極，發(fā)生如下反應(yīng)： MHX＋O2＝MHX-4＋H2O 該反應(yīng)能否順利進(jìn)行，在儲(chǔ)氫合金的固氣界面上,下式那樣的有效吸附是很重要的。 MHx + H2＝MHx+2 作為電動(dòng)車用電池，電池的容量一般為50-120Ah，總電壓200-300V。通常是由多個(gè)單元電池組組成。以下的幾點(diǎn)要求是必須滿足的。 1） 高的比能量（一次充電可行使的距離長(zhǎng)） 2） 高的比功率，在大電流工作時(shí)也能平穩(wěn)放電（加速爬坡能力好） 3） 循環(huán)壽命長(zhǎng)。 4） 安全可靠，免維護(hù)。 5） 與環(huán)境友好，可再生。 2．2 ＥＶ用Ni-MH電池基本技術(shù) 2．2．1 電池組 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的要求，目前開發(fā)的EV用Ni-MH電池組多設(shè)計(jì)為12V/100Ah。為了電池的散熱和溫度能均勻分布，單體電池間應(yīng)均勻設(shè)置空氣通道。從安全的角度考慮，電池外殼以塑殼較好。裝車使用時(shí)，用24個(gè)串聯(lián)，電壓可達(dá)288V，約30Kwh。 2．2．2 鎳正極 為達(dá)裝車要求，電池不但要有較寬的溫度范圍，穩(wěn)定的放電容量，以及容量大的特性外，運(yùn)行中的可靠性和占用空間的大小等也都是非常重要的問(wèn)題，一般說(shuō)來(lái)，Ni正極的氧過(guò)電位隨溫度的上升而下降，所以當(dāng)行使中溫度上升達(dá)45℃左右時(shí)，電池除正常的反應(yīng)外，還將有副反應(yīng)發(fā)生： 因而造成了充電效率下降，放電容量減少。為了防止氧過(guò)電位下降，常用的方法是在正極中添加CdO等。對(duì)Ni-MH電池來(lái)說(shuō)，不含Cd是其一重要特點(diǎn)，所以通常不再加Cd，另外對(duì)于EV用的大型電池，充電時(shí)發(fā)熱量較大，散熱較慢，溫升較快，如不加以改善，電流效率下降較大。近年來(lái)的研究表明Ca(OH)2、、CaS2、、CaF2、、Y2O3和CoO等的加入對(duì)Ni正極活性物質(zhì)利用率有較大影響。另外用表面修飾技術(shù)對(duì)球形氫氧化鎳進(jìn)行表面改性的研究，也已得到了廣泛應(yīng)用。 2．2．3 儲(chǔ)氫合金負(fù)極 基于EV用鎳氫電池的負(fù)極面積較大，電流分布均一性較差，容易發(fā)生合金的腐蝕及貯氫合金粉末脫落，造成壽命和容量的降低，目前常用的改善方法主要有兩點(diǎn)：1，對(duì)合金粉進(jìn)行改性和表面修飾， 2，選擇合適的添加劑和粘合劑。 2．3 電動(dòng)車用Ni-MH電池的特性 2.3.1 充電特性 基于一般民間用電的考慮，EV用Ni-MH電池充電電流，一般在10-30A，充電后，電池的內(nèi)壓在0.15Mpa，EV用Ni-MH電池，若選擇了恰當(dāng)?shù)某潆娭剖剑麟姵氐臏厣蛢?nèi)壓是可以控制的。 2.3.2放電特性及循環(huán)壽命 12V/100Ah EV用Ni-MH電池的放電特性，在20A取電時(shí)，比能量可達(dá)70Wh/Kg，在100A放電時(shí)，也可能放出相對(duì)20A放電時(shí)容量的95%，此時(shí)溫可達(dá)70Wh/Kg，在100A放電時(shí)，也可能放出相對(duì)20A放電時(shí)容量的95%，此時(shí)溫度上升約15℃。據(jù)500次循環(huán)時(shí)電池放出的容量和內(nèi)壓情況看，估計(jì)電池的壽命可達(dá)1000次循環(huán)，由此推測(cè)，可實(shí)際行使15萬(wàn)KM。 3 鋰離子二次電池 對(duì)鋰離子電池，被普遍認(rèn)為具有如下的優(yōu)點(diǎn)。 ① 比能量大； ② 比功率高； ③ 自放電小； ④ 無(wú)記憶效應(yīng)； ⑤ 循環(huán)特性好； ⑥ 可快速放電，且效率高； ⑦ 工作溫度范圍寬； ⑧ 無(wú)環(huán)境污染等，因此有望進(jìn)入21世紀(jì)最好的動(dòng)力電源行列。 3.1 電池結(jié)構(gòu) EV用電池的形狀，從裝車時(shí)的體積效率考慮應(yīng)采用角形較好，但角形與圓柱形相比，耐壓性較差，特別是在高溫下，由于內(nèi)腔體積的膨脹、溶劑的分解等都可使電池內(nèi)壓上升，造成殼體開裂，為增加耐壓性，必須增加殼體的厚度或采用適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施，這樣一來(lái)又導(dǎo)致重量比能量的下降。從耐壓和安全性來(lái)考慮，還是采用圓形較好，該電池的重量比能量約是Ni-MH電池的1.4倍，電池組的體積比能量?jī)H為單體電池的60%，即由單體電池到電池組，電池的體積比能量將有較大下降，這也是圓筒形電池存在的問(wèn)題。 3.2充放電特性 為在不同放電倍率下的放電特性，在1C、2C放電時(shí)，仍可得到相對(duì)于C/3倍率放電時(shí)的95%，和88%的負(fù)荷特性。當(dāng)放電深度增大時(shí)，電池的內(nèi)阻增大。從圖11還可看出，隨溫度上升，電池的比功率上升。在不同溫度下，用1倍率放電時(shí)，放電速度(Tempo)隨溫度的變化。 EV用鋰離子二次電池用標(biāo)準(zhǔn)充電電流（IC）充電2.5小時(shí)，上限電壓達(dá)4.15V/單體電池之后，恒壓充電，此時(shí)充電電流將隨時(shí)間衰減，整個(gè)過(guò)程電池的表面溫度約上升2℃。該電池的壽命，估計(jì)可達(dá)1000次循環(huán)，充電一次，實(shí)測(cè)可行走200KM，若取平均值180KM（按初始容量的90%計(jì)），由此推測(cè)可行使18萬(wàn)Km。 5.結(jié)束語(yǔ) 據(jù)美國(guó)高新電池開發(fā)聯(lián)合體USABC(The united states advanced battery consortium),為電動(dòng)車用蓄電池制定的開發(fā)目標(biāo)來(lái)看，目前所開發(fā)的各類電動(dòng)車用蓄電池，與中期目標(biāo)相比，都還有一定的距離，因此，欲使高性能電動(dòng)車用蓄電池達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平，尚有大量的工作要做，特別是政府部門，還必須一如既往給以強(qiáng)有力的支持。為加速電動(dòng)車的應(yīng)用普及，ＥＶ用電池的標(biāo)準(zhǔn)化和完整的電池評(píng)價(jià)體系是必不可少的． 作為電動(dòng)車用電池，以下要求是應(yīng)當(dāng)滿足的： １）高比能量（它關(guān)系到一次充電可行使的距離） ２）大功率（它涉及到電動(dòng)車的加速特性和爬坡能力） ３）循環(huán)壽命長(zhǎng)（它涉及到流動(dòng)成本） ４）充放電效率高（它涉及到省能源及成本） ５）原材料來(lái)源豐富，成本低（它涉及到基本建設(shè)費(fèi)用等） ６）安全（它關(guān)系到在使用過(guò)程中是否可靠，方便） ７）易保養(yǎng)（關(guān)系到可靠性和方便性） ８）與環(huán)境友好（涉及到資源能否再生及環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題） |
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