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影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

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1楼大中小发表于 2008-5-11 13:10 只看该作者

影响电动汽车发展的蓄电池性能比较

影响电动汽车发展的蓄电池性能比较 蓄电池是电动汽车的动力源泉。目前，制约电动汽车发展的关键因素是动力蓄电池不理想。电动汽车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等。要使电动汽车能与内燃机汽车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的蓄电池。
铅酸蓄电池
铅酸蓄电池已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池，目前约有8％－90％的采用率。它可靠性好、原材料易得、价格便宜，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点：一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高。
镍镉蓄电池
目前，镍镉蓄电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池其比能量可达55W·h/kg，比功率超过190W/kg，可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4－5倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能色量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作，以免重金属镉造成环境污染。
镍氢蓄电池
镍氢蓄电池和镍镉蓄电池一样，也属于碱性电池，其特性和镍镉蓄电池相似，不过镍氢蓄电池不含镉、铜，不存在重金属污染问题。目前生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie公司，它现有80A·h和130A·h两种单元电池，并由此构成30kw·h和50kw·h两种规格的电池。其比能量达75-80W·h/kg，比功率达160 -230W/kg，循环使用寿命超过600次。这种蓄电池曾装在几种电动汽车上试用，其中一类车一次充电可行驶345km，有一辆车一年中行驶了8万多公里。由于价格较高，目前尚未大批量生产。估计随着镍氢蓄电池技术的发展，其比能量可超过80w·h/kg，循环使用寿命可超过2000次，远景价格可降至150美元/Kw·h。通用汽车公司已把它作为今后几年电动汽车优先考虑蓄电池。
钠硫蓄电池
钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车蓄电池，美国福特汽车公司的Mnivan电动汽车就是使用钠硫蓄电池的。它已被美国先进电池联合体（USMABC）列为中期发展的电动汽车蓄电池，德国ABB公司生产的B240K型钠硫蓄电池，其质量为17.5kg，蓄电量 19.2Kw·h，比能量达109W·h/kg，循环使用寿命1200次，装车试验时最好的一辆车无故障地行驶了2300km。钠硫蓄电池主要存在高温腐蚀严重，电池寿命较短。性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。
电池列为其电动汽车蓄电池的长期开发目标，锂电池的种类繁多，常见的有色锂离子电池、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为570W·h/kg，它目前达到的性能指标是：比能量为100W·h/kg，比功率200W/kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2－4小时。
锌空气电池
锌空气电池的潜在比能量在200W·h/kg左右。美国DEMI公司为电动汽车开发的锌空气电池的比能量已达160W·h/kg左右。但它目前尚存在寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电等缺点。美国的CRX电动汽车装的就是锌空气电池，该车为弥补它的不足，还装有镍镉蓄电池以帮助汽车起动和加速CRX车的锌空气电池组质量为340kg，充足电后可存储45kw·h的能量，同时装备CRX的重达159kg的镍镉蓄电池充足电后有4kw·h能量。充电12分钟可使CRX电动汽车行驶65km，充电一小时则可行驶160km。
飞轮电池
飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。众所周知，当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池＂充电＂增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能（动能）到电能的转换。当飞轮电池公出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高（高达200000r/min，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能呈可达150W ·h/kg，比功率达5000-10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行驶600km，由到96km/h加速时间为6.5秒。
燃料电池
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过程，不受热力循环限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100％，实际效率已达60％－80％，是普通内燃机热效率的2－3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质子交换膜燃料电池（PEMFC），它以纯氢为燃料，以空气成龙为氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车，载客20人，可行驶160km，最高速度72.2km/h。德国奔驰汽车公司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。