電動汽車用蓄電池橫向大比拼
2006/5/22 15:03:30 電源在線網
蓄電池是電動汽車的動力源泉。目前，制約電動汽車發展的關鍵因素是動力蓄電池不理想。電動汽車蓄電池的主要性能指標是比能量、比功率和使用壽命等。要使電動汽車能與內燃機汽車相競爭，關鍵是開發出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的蓄電池。
（1）鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池已有100多年的歷史，廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。它也是成熟的電動汽車蓄電池，可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；能量低，所占的質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。
（2）鎳鎘電池
目前，鎳鎘電池的應用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達55W·h／kg，比功率超過190W／kg，可快速充電，循環使用壽命較長，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達到2000多次，但價格為鉛酸蓄電池的4～5倍。它的初期購置成本雖高，但由于其在能色量和使用壽命方面的優勢，因此其長期的實際使用成本并不高。但使用中需要做好回收工作，否則重金屬鎘會污染環境。
（3）鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣，也屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過鎳氫蓄電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問題。由于價格較高，目前尚未大批量生產。估計隨著鎳氫蓄電池技術的發展，其比能量可超過80W·h／kg，循環使用壽命可超過2000次，遠景價格可降至150美元KW·h。
（4）鈉硫蓄電池
鈉硫蓄電池也是近期被普遍看好的電動汽車電池，已被美國先進電池聯合體(USMABC)列為中期發展的電動汽車蓄電池，鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴重，電池壽命較短。性能穩定性及使用安全性不太理想等問題。
（5）鋅空氣電池
鋅空氣電池的潛在比能量在200W·h/kg左右，但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點。美國的CRX電動汽車裝的就是鋅空氣電池，該車為彌補它的不足，還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運和加速。CRX車的鋅空氣電池組質量為340kg，充足電后可存儲45kW·h的能量，同時裝備CRX的重達159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kW·h能量。充電12分鐘可使CRX電動汽車行駛65km，充電一小時則可行駛160km。
（6）飛輪電池
飛輪電池是上世紀90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。當飛輪以一定角速度旋轉時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉換成電能的。高技術型的飛輪用于儲存電能，就很像標準電池。飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉，在外電源的驅動下，電機帶動飛輪高速旋轉，即用電給飛輪電池"充電"增加了飛輪的轉速從而增大其功能；放電時，電機則以發電機狀態運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉換。當飛輪電池供出電時，飛輪轉速逐漸下降，飛輪電池的飛輪是在真空環境下運轉的，轉速極高(高達200000rmin)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。
（7）燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應直接轉化為電能的發電裝置。它不經歷熱機過程，不受熱力循環限制，故能量轉換效率高，燃料電池的化學能轉換效率在理論上可達100％，實際效率已達60％~80％，是普通內燃機熱效率的2~3倍。現在應用于電動汽車中的燃料電池是一種被稱為質子交換膜燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料、以空氣為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以PEMFC電池為動力的電動公共汽車。載客20人，可行駛160km/h，最高速度72.2km／h。德國奔馳汽車公司也研制了以PEMFC電池為動力的電動汽車。
（1）鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池已有100多年的歷史，廣泛用作內燃機汽車的起動動力源。它也是成熟的電動汽車蓄電池，可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；能量低，所占的質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。
（2）鎳鎘電池
目前，鎳鎘電池的應用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達55W·h／kg，比功率超過190W／kg，可快速充電，循環使用壽命較長，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達到2000多次，但價格為鉛酸蓄電池的4～5倍。它的初期購置成本雖高，但由于其在能色量和使用壽命方面的優勢，因此其長期的實際使用成本并不高。但使用中需要做好回收工作，否則重金屬鎘會污染環境。
（3）鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣，也屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過鎳氫蓄電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問題。由于價格較高，目前尚未大批量生產。估計隨著鎳氫蓄電池技術的發展，其比能量可超過80W·h／kg，循環使用壽命可超過2000次，遠景價格可降至150美元KW·h。
（4）鈉硫蓄電池
鈉硫蓄電池也是近期被普遍看好的電動汽車電池，已被美國先進電池聯合體(USMABC)列為中期發展的電動汽車蓄電池，鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴重，電池壽命較短。性能穩定性及使用安全性不太理想等問題。
（5）鋅空氣電池
鋅空氣電池的潛在比能量在200W·h/kg左右，但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點。美國的CRX電動汽車裝的就是鋅空氣電池，該車為彌補它的不足，還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運和加速。CRX車的鋅空氣電池組質量為340kg，充足電后可存儲45kW·h的能量，同時裝備CRX的重達159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kW·h能量。充電12分鐘可使CRX電動汽車行駛65km，充電一小時則可行駛160km。
（6）飛輪電池
飛輪電池是上世紀90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。當飛輪以一定角速度旋轉時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉換成電能的。高技術型的飛輪用于儲存電能，就很像標準電池。飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉，在外電源的驅動下，電機帶動飛輪高速旋轉，即用電給飛輪電池"充電"增加了飛輪的轉速從而增大其功能；放電時，電機則以發電機狀態運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉換。當飛輪電池供出電時，飛輪轉速逐漸下降，飛輪電池的飛輪是在真空環境下運轉的，轉速極高(高達200000rmin)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。
（7）燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應直接轉化為電能的發電裝置。它不經歷熱機過程，不受熱力循環限制，故能量轉換效率高，燃料電池的化學能轉換效率在理論上可達100％，實際效率已達60％~80％，是普通內燃機熱效率的2~3倍。現在應用于電動汽車中的燃料電池是一種被稱為質子交換膜燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料、以空氣為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以PEMFC電池為動力的電動公共汽車。載客20人，可行駛160km/h，最高速度72.2km／h。德國奔馳汽車公司也研制了以PEMFC電池為動力的電動汽車。
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