动力蓄电池及储能装置.ppt

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1、第三章动力蓄电池及储能装置按反应原理分为三大类：生物电池利用生物分解反应表现带电现象进行能量转换，有酶电池、微生物电池和生物太阳电池等。物理电池利用光、热、物理吸附等物理能量发电，如超级电容；太阳能、飞轮、核能、温差等电池。化学电池把化学反应所产生能量直接转换为电能，依据能否充电复原，分为原电池和蓄电池两种。碱性电池以氢氧化钾水为电解液，如碱性锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池等；按电池的电解液种类分为四大类酸性电池主要以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池；中性电池以盐溶液为介质，如锌锰干电池；有机电解液电池以有机溶液为介质，如锂电池、锂离子电池等。一、电能储存装置

2、的种类锌系列有锌锰电池、锌银电池等；按电池的正负极材料分为六大类按电池特征功能分为四大类镍系列有镍镉电池、镍氢电池等；锂系列有锂离子电池、锂锰电池、聚合物锂电池、磷酸铁锂电池；二氧化锰系列有锌锰电池、碱锰电池等；空气(氧气)系列有锌空气电池、铝空气电池等。又称“激活电池”，在贮存期其正、负极活性物质不接触，使用前临时注入电解液或用其它方法使电池激活。贮备电池一次电池为不可充电的原电池，若电解质不流动则称干电池；二次电池为可充电的蓄电池，是目前电动汽车所用的主要动力电池；铅系列电池有铅酸电池等；燃料电池又称“连续电池”，将活性物质不断注入能连续放电的电池；

3、电动汽车的电能储存装置主要有：二次电池、超级电容器、飞轮电池、太阳能电池和车载发电装置等。1．二次电池(SecondaryBattery)——又叫可充电电池(RechargeableBattery)现代电动汽车最常用的二次电池有铅酸蓄电池(Lead-acid)、镍-氢(Ni-MH)电池、锂离子(Lithium-ionization)电池、镍-金属氢化物(Ni-MH)电池和铁电池等五类；蓄电池(StorageBattery)习惯上指铅酸蓄电池，也属于二次电池。2．超级电容器（SuperCapacitor）——又叫电化学电容器它是一种新型的、双电层电容器，与常

4、见的物理电容器不同。其特点是电容量大，比物理电容器的极限容量高3-4个数量级，达到了103F/g以上。3．飞轮电池FWB(FlyWheelBattery)——亦称飞轮储能器、高速或超高速飞轮储能器它是利用飞轮高速旋转储存和释放电能的一种装置。这种电能储存装置目前应用得较少，但其应用前景仍然被不少研究和开发人员看好。一、电能储存装置的种类电动汽车的电能储存装置主要有：二次电池、超级电容器、飞轮电池、太阳能电池和车载发电装置等。4．太阳能电池(solarcell）——将太阳辐射直接转换成电能的器件（本课程不讲授）它是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电

5、能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。5．车载发电装置车载发电装置主要有风力发电、质子交换膜发电等。一、电能储存装置的种类二、电能储存装置的主要性能指标1．比能量：单位质量的电能储存装置所能输出的能量，单位为J／kg、W·h／kg或kW·h／kg。电能储存装置总质量一定时，比能量越高，汽车续驶里程越长；2.能量密度：单位体积电能储存装置所能输出的能量，单位为W·h／L或kW·h／L。能量密度越高，汽车的载质量和车内空间越大；3.比功率：单位质量电能储存装置所具有电能的功率，单位为W／kg或kW

6、/kg。电能储存装置的比功率越大，汽车加速、爬坡性能越好；最高车速亦越高。4.功率密度：单位体积电能储存装置所能输出的功率，单位为W／L或kW／L。5.寿命：指其使用时间的长短或充、放电的循环次数，单位为年、小时或循环次数6.充电效率：指充入电能储存装置的电能占充电时消耗的电能的百分比。对于EV，其电能储存装置应具有尽可能高的比能量，以保证汽车的续驶里程;对于HEV，其电能储存装置则应具有尽可能高的比功率，以保证汽车的动力性。几种二次电池的比能量和比功率比较铁电池——主要用于高放电需求的产品，拥有比碱性电池长7倍以上的使用寿命，而且自放电低、储藏寿命长达1

7、5年，可大幅减少电池丢弃数量。此外，由于采用高能金属元素锂和全自然的硫化铁元素，铅、汞含量为零，所以它又被认为是一款真正的绿色环保电池。有高铁和锂铁两种，高铁电池以合成稳定的高铁酸盐（K2FeO4、BaFeO4等）为正极材料。铁电池常用二次电池的的性能比较超级电容在寿命、比功率和充、放电效率方面具有明显优势；锂离子电池则在比能量和比功率方面具有极强的竞争力；铅酸蓄电池各种指标均处于中等水平。但其突出优点是成本低、可靠性高。注：从优到差的顺序为◎→○→△→×1．基本术语充电/放电：外部电源输入直流电能转换为化学能贮存的过程/将化学能以电能释放而向外电路输送电

8、流；放电容量：电池在标准规定条件下的放电电量或有效工作时间；短路电