電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展探討

1、xxxxxxxxxx畢業(yè)論文論文題目：電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展探討系 部： 汽車(chē)工程系    專(zhuān) 業(yè)：汽車(chē)檢測(cè)與維修技術(shù)  班 級(jí)：  xxxxxxxxx       學(xué)生姓名： xxxxxxx      學(xué) 號(hào)： xxxxxxxxxx    指導(dǎo)教師：   xxxxxxx       2016年 5月 6日2摘要隨著經(jīng)濟(jì)的飛

2、速發(fā)展，汽車(chē)做為大眾的代步工具走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，但是伴隨著汽車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)尾氣成為了環(huán)境污染的主要污染源，所以改進(jìn)汽車(chē)的工藝技術(shù)成了目前首要解決的問(wèn)題，隨著電動(dòng)汽車(chē)成了會(huì)在幾年內(nèi)得到快速發(fā)展，石油等能源的日益緊張和短缺，新能源的研發(fā)也越來(lái)越迫切，為了保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高人民的生活水平，加上政府對(duì)綠色環(huán)保的大力提倡和整治，作為當(dāng)前最主要的新能源-蓄電池得到了快速的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)主要的動(dòng)力原動(dòng)力電池的蓄電能力成為了現(xiàn)在需要解決的主要問(wèn)題，本論文針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀組成結(jié)構(gòu)及發(fā)展情況做了詳細(xì)的分析總結(jié)。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)電池；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì) ；結(jié)構(gòu)；優(yōu)勢(shì)1ABSTRAC

3、TWith the rapid development of economy, car as the public transport at entered innumberable families, but with the development of automobile, automobile exhaust became the main sources of pollution of the environment, so to improve automobile technology has become the primary problem, with electric

4、cars have become in a few years to get fast development, oil and other energy increasingly nervous and shortage, the development of new energy is becoming more and more urgent, in order to protect the environment, saving resources and realize sustainable development, improve people's living stan

5、dard, and the government strongly advocated and renovation of green environmental protection, as a new energy - the most main battery got rapid development, electric cars powered motive power batteries' storage capacity has become now needs to solveKey words: electric car battery; The status quo

6、. The development trend; Structure; Advantage. 畢業(yè)論文 目 錄第一章 汽車(chē)電池的組成和作用101.1汽車(chē)蓄電池的組成101.2電動(dòng)汽車(chē)蓄電池的作用 11第二章 電動(dòng)汽車(chē)各種動(dòng)力電池現(xiàn)狀122.1 鉛蓄電池122.2 鎳電池122.3 堿金屬蓄電池132.4 空氣蓄電池132.5 飛輪電池142.6 燃料電池與太陽(yáng)能電池142. 7 電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)比  14第三章 電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展趨勢(shì)143.1 發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)是發(fā)展大勢(shì)153.2混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)相對(duì)成熟，動(dòng)力電池成為汽車(chē)

7、行業(yè)發(fā)展的重要因素。153.3 混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展迅速推動(dòng)著蓄電池的發(fā)展16結(jié)語(yǔ)19致謝20參考文獻(xiàn)21III 畢業(yè)論文 引 言隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展生活水平的不斷提高，能源危機(jī)和環(huán)境污染是當(dāng)今世界的兩大問(wèn)題，而大氣污染的主要污染源來(lái)自燃油汽車(chē)的廢氣排放。現(xiàn)在，全世界汽車(chē)每年向大氣排放的有害氣體多達(dá)幾億噸，成為污染環(huán)境的主要原因之一。由于汽車(chē)嚴(yán)重污染環(huán)境，各國(guó)對(duì)汽車(chē)污染的限制越來(lái)越嚴(yán)格。 人們對(duì)環(huán)境保護(hù)概念的理解，保護(hù)環(huán)境是每個(gè)公民的義務(wù) ，多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)和汽車(chē)廠商都加大了對(duì)新能源汽車(chē)技術(shù)的研發(fā)投資，以替代傳統(tǒng)以石油為燃料的汽車(chē)，形成了多種技術(shù)共同發(fā)展的局面，其中部分技術(shù)已經(jīng)在

8、商業(yè)化領(lǐng)域取得了重要成功。 電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵就是蓄電池。電動(dòng)汽車(chē)是以蓄電池作為能源，是清潔型汽車(chē)，它集新技術(shù)、新材料、新能源為一體，將是二十一世紀(jì)重要的交通工具之一。當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)受三個(gè)主要因素的嚴(yán)重制約：一是電荷量比較低，充完電一次行駛里程比較短，二是充電時(shí)間長(zhǎng)，使用不方便；三是質(zhì)量電荷量小，使電動(dòng)汽車(chē)自身的裝備質(zhì)量大，從而影響加速性能和最高車(chē)速的提高，無(wú)法與燃油汽車(chē)相抗衡。當(dāng)前已經(jīng)成功研制出的電池主要有：鉛蓄電池、鎳鎘蓄電池和燃料電池等。電動(dòng)汽車(chē)是利用裝在車(chē)上的蓄電池提供電能拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。蓄電池又稱(chēng)為電瓶，是一種能儲(chǔ)存電能的裝置，能實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)

9、能的轉(zhuǎn)換。電瓶充電時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)車(chē)輛工作時(shí)，電瓶放電，再把化學(xué)能轉(zhuǎn)為為電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。蓄電池有兩大類(lèi)，一類(lèi)是酸性蓄電池，又稱(chēng)為鉛蓄電池；另一類(lèi)是堿性蓄電池，鐵鎳和鎘鎳電池兩種。鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是制造費(fèi)用低，內(nèi)阻小，能提供強(qiáng)大的電流，因而在電動(dòng)類(lèi)車(chē)輛中普通使用。使用輕便對(duì)環(huán)境影響較小所以電動(dòng)汽車(chē)得到了政府的鼓勵(lì)。第一章汽車(chē)電池的組成和作用及優(yōu)點(diǎn)1.1汽車(chē)蓄電池的組成汽車(chē)用鉛酸蓄電池由正、負(fù)極板組、隔板、外殼、連條、極柱、電解液組成；與叉車(chē)蓄電池不同，一個(gè)成品汽車(chē)蓄電池總概如下：正、負(fù)極板組分別將數(shù)片正、負(fù)極板并聯(lián)焊接成組，互相嵌入；正、負(fù)極板之間用隔板隔開(kāi)，放入蓄電池殼

10、體的一個(gè)單格內(nèi)，組成單格蓄電池。每個(gè)單格電池的負(fù)極板總要比正極板多一片。加入電解液后，單格電池的標(biāo)稱(chēng)電壓為2V，6個(gè)單格電池組組成一個(gè)12V汽車(chē)蓄電池。 電解液由純濃硫酸與蒸餾水按比例配制成密度為1.280g/ml的稀硫酸，加入新的蓄電池后，硫酸根將被電池的極板吸收，電解液密度會(huì)降低，直至充電后，硫酸根被電流析出，當(dāng)電解液密度又恢復(fù)到1.280g/ml左右時(shí)，可以認(rèn)為蓄電池被充滿(mǎn)電了。鉛酸蓄電池外殼由硬橡膠或塑料壓鑄成型，有些蓄電池外殼做成“穿壁式”結(jié)構(gòu)，把連接各個(gè)單格電池的連接橋隱蔽于殼體內(nèi)，表面上看它沒(méi)有連接橋。載貨汽車(chē)用的大容量鉛酸蓄電池連接橋一般都暴露在殼體上面，這樣變于維修

11、。電池單格與單格之間串聯(lián)用的連接橋，采用的是鉛銻合金，其中銻的含量極少，主要用于加強(qiáng)連接橋的硬度。極柱采用鉛鋅合金，分正、負(fù)極?！?”為正極，“-”為負(fù)極，用久了的電池，可以明顯地看出正極呈黑色，負(fù)極呈白灰色。隔板多用氣孔塑料或玻璃纖維經(jīng)特殊處理做成，既透氣、透水，有絕緣，而且還具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。鉛酸蓄電池充電必須使用直流電，即需用充電機(jī)將交流電變成直流電才能充電。汽車(chē)上充電，通常是用一臺(tái)12V或者24V交流發(fā)電機(jī)。經(jīng)過(guò)硅整流二極管，將交流電整流變成直流電后對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。汽車(chē)電源由蓄電池和發(fā)電機(jī)兩部分組兩電源通過(guò)導(dǎo)線和搭鐵并聯(lián)相接。1.2電動(dòng)汽車(chē)蓄電池的作用 蓄電池是車(chē)載電源之

12、一，其主要用途是在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)及點(diǎn)火系統(tǒng)(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))供電。因此，汽車(chē)用蓄電池也被稱(chēng)之為起動(dòng)型蓄電他。除了用作起動(dòng)電源外，蓄電池還有如下作用： (1)在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)供電。發(fā)動(dòng)機(jī)不遠(yuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)不發(fā)電，這時(shí)蓄電池就是車(chē)載用電設(shè)備唯一的電源。電動(dòng)門(mén)鎖開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后關(guān)閉車(chē)窗、停車(chē)時(shí)開(kāi)啟車(chē)載音響設(shè)備等都依靠蓄電他供電。 (2)協(xié)助發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)因輸出電流增加而其端電壓下降時(shí)，蓄電他就會(huì)與發(fā)電機(jī)同時(shí)供電。有兩種情況蓄電池會(huì)協(xié)助供電：一是在某一段時(shí)間同時(shí)啟用的車(chē)載用電設(shè)備功率超過(guò)了發(fā)電機(jī)的額定功率;二是發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)，開(kāi)啟了空調(diào)、前照燈等耗電量較大的用電設(shè)

13、備。 (3)存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)剩余電能。當(dāng)電池存電不足時(shí)，可通過(guò)充電的力式將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)下次起動(dòng)時(shí)蓄電池仍打充足的電能。 (4)保護(hù)汽車(chē)電路小的電子入器件。蓄電他內(nèi)部的極板構(gòu)成了一個(gè)容量很大的電容器，當(dāng)汽車(chē)電路中產(chǎn)生瞬變電壓脈沖時(shí)，只會(huì)對(duì)蓄電池極板形成充電電流，而電壓幾乎不變。這可使汽車(chē)電路中的電子元器件免受高電壓脈沖的傷害。 1.3電動(dòng)汽車(chē)電池具有的優(yōu)點(diǎn) 電動(dòng)汽車(chē)電池與燃油相比，電動(dòng)汽車(chē)電池有著很多的優(yōu)點(diǎn)，其具體情況如下： （1）有利于環(huán)境的保護(hù)。電動(dòng)汽車(chē)使用的電池，沒(méi)有尾氣的排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這是燃油汽車(chē)無(wú)法做到的。這在提倡低碳生

14、活和環(huán)境保護(hù)的當(dāng)下，是能源發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。 （2）節(jié)約能源。電動(dòng)汽車(chē)電池能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收利用，在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以回收能量的40%左右，從而提高了能源的利用效率。 （3）使汽車(chē)結(jié)構(gòu)輕巧緊湊。由于蓄電池的體積小，可以分散布置，所以總體布置相比發(fā)動(dòng)機(jī)而言，布置更加緊湊。 （4）駕駛方便。電動(dòng)汽車(chē)電池相比燃油而言，使汽車(chē)駕駛更加方便，起動(dòng)容易，調(diào)速平滑。 （5）制造成本小沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)帶來(lái)的影響，使用壽命相對(duì)而言提高非常大。 第二章、電動(dòng)汽車(chē)各種動(dòng)力電池現(xiàn)狀動(dòng)力電池是推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于汽車(chē)發(fā)展具有重要的意義，在電池的發(fā)展中，電池的比

15、能量、比功率、能量密度等均為電動(dòng)汽車(chē)電池的關(guān)鍵治療，除此外，動(dòng)力電池的可靠性、安全性以及維護(hù)性都有一定的要求，為了確保電池的使用價(jià)值，應(yīng)該針對(duì)電池的相關(guān)性能進(jìn)行研究。電動(dòng)汽車(chē)一般是由蓄電池、電動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)三部分組成，而關(guān)鍵部分是蓄電池。蓄電池有酸性、堿性和燃料電池等。目前用得最廣泛的是鉛酸電池，它工作可靠，價(jià)格低，但它的能量密度小壽命較短。堿性電池，為鎳鐵、鎳鋅、鎳氫電池等，其能量密度大，壽命也較長(zhǎng).但價(jià)格昂貴。燃料電池，如氫-氧燃料電池，由于存在安全隱患，需采用一些昂貴金屬，故成本太高未被廣泛采用。 應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上的儲(chǔ)能技術(shù)主要是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，即鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫

16、等電池儲(chǔ)能技術(shù)。過(guò)去這些儲(chǔ)能技術(shù)分別在比能量、比功率、充電技術(shù)、使用壽命、安全性和成本等幾方面存在嚴(yán)重不足，制約了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)的研發(fā)受到了各國(guó)能源、交通、電力等部門(mén)的重視，電池的多種性能得到了提高，如鋰離子電池技術(shù)在安全性方面取得了突破性進(jìn)展。這些將有望推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的大規(guī)模商業(yè)化。 純電動(dòng)汽車(chē)的三大關(guān)鍵部件是電池、電機(jī)、電控，而電池則是最核心、產(chǎn)業(yè)價(jià)值最大的部分。目前，我國(guó)已經(jīng)形成一條完整的鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈，為純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。我國(guó)已經(jīng)研制出多元素聚合鋰離子電池、雙定子磁懸浮直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池管理及電控系統(tǒng)等產(chǎn)品，可廣泛用于客車(chē)、轎車(chē)以及

17、軍事動(dòng)力領(lǐng)等域。高性能動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及其控制系統(tǒng)的技術(shù)突破將積累工程化技術(shù)、加快產(chǎn)業(yè)化步伐。我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，與國(guó)際基本同步，而且在某些領(lǐng)域還具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。目前鎳氫電池汽車(chē)屬于技術(shù)成熟類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)，而鋰電池汽車(chē)則屬于技術(shù)發(fā)展階段。2.1 鉛蓄電池鉛蓄電池是常用的電池之一，該種電池再用二氧化鉛作為政績(jī)，采用稀硫酸溶液做電解液，并且以海綿狀鉛作為負(fù)極，在使用的過(guò)程，謙虛點(diǎn)至的基本電壓為2V。鉛蓄電池的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，也是傳統(tǒng)的蓄電池之一，具有價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是鉛蓄電池的質(zhì)量較重、過(guò)放電性能差、快速充電困難，所以

18、逐漸被其他蓄電池所取代。2.2 鎳電池鎳電池包括多種種類(lèi)，具體如下：（1）鎳鎘蓄電池，采用氫氧化鎳與鎘作為正負(fù)極的電池，以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)，單元電壓為1.2V，該種電池具有較強(qiáng)的耐深度放電能力，但是金屬鎘有毒，耐高溫性能較差；（2）鎳鉛蓄電池，這是一種堿性蓄電池，以氫氧化鎳與儲(chǔ)氫合金為正負(fù)極活性材料，以氫氧化鉀為電解質(zhì)，基本電壓為6-12V，該種電池具有比能量大、充放電性能好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，但是該種電池的成本很高；（3）鐵鎳蓄電池，該種蓄電池以氫氧化鎳、海綿狀鐵為正負(fù)極材料，在使用過(guò)程中需要定期加水，成本較高；（4）鈉氯化鎳蓄電池，該種蓄電池是一種新型電動(dòng)汽車(chē)用蓄電池，這

19、種蓄電池采用鐵、錳、銅等過(guò)度金屬氧化物作為正極材料，液態(tài)金屬鈉作為負(fù)極材料，并且與只允許鈉離子遷移的氧化鋁作為正負(fù)極活性材料進(jìn)行粉綠，在正負(fù)極之間傳導(dǎo)鈉離子。（5）鎳氫電池由氫氧化鎳的陽(yáng)極和由釩、錳、鎳等金屬形成的多成分合金陰極組成，其性能指標(biāo)及在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況指出對(duì)于鎳氫電池的研究應(yīng)該主要解決在實(shí)際應(yīng)用中，在常溫和低溫的條件下，鎳氫電池比功率嚴(yán)重下降的問(wèn)題，提出可以提高金屬氫化物電極表面催化劑的活性來(lái)進(jìn)一步提高鎳氫電池的高速充放電功率和容量。分析鎳氫電池存在的問(wèn)題可以通過(guò)使用合適的添加劑、導(dǎo)電黏結(jié)劑和優(yōu)化電池設(shè)計(jì)等方式予以解決，指出鎳氫電池仍是近期和中期電動(dòng)車(chē)使用的首選動(dòng)力電池。鎳氫電池

20、在能量體積密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。這項(xiàng)技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)包括：更高的運(yùn)行電壓、比能量和比功率，較好的過(guò)度充放電耐受性和熱性能。2.3 堿金屬蓄電池堿金屬蓄電池包括鈉硫蓄電池與鋰蓄電池，具體結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)如下：（1）鈉硫蓄電池，以熔融硫與熔融鈉作為正負(fù)極材料，并且以氧化鋁礬土陶瓷管作為電解質(zhì)，該種蓄電池具有質(zhì)量輕、容量大的優(yōu)點(diǎn)，但是為了保證物質(zhì)的使用效率，必須加特別的加熱裝置；（2）鋰蓄電池，鋰是最輕、最活潑的金屬元素，該蓄電池具有比功率高、比能量大、充放電效率高的特點(diǎn)，而且功率輸出密度大，可快速充電，但是因?yàn)殇囍迫±щy、管理較為復(fù)雜，價(jià)格較高，所以使用過(guò)程中需要嚴(yán)格的安

21、全措施。鋰離子電池鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽(yáng)極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液(有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液)。最常見(jiàn)的鋰離子電池以碳為陽(yáng)極，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，以二氧化錳酸鋰為陰極；輕巧結(jié)實(shí)，比能量大，單體電壓約為3.7V 。鋰離子電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況?？梢钥闯觯噍^鎳氫電池，鋰離子電池具有相對(duì)較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫電池的3倍。鋰子電池體積小，質(zhì)量輕，循環(huán)壽命長(zhǎng)，自放電率低，無(wú)記憶效應(yīng)且無(wú)污染；電池單個(gè)性能指標(biāo)的數(shù)值范圍跨度大，這是因?yàn)殇囎与姵赜休^多的電極組合，它們?cè)谛阅苌洗嬖谝欢ǖ牟町悺?.4 空氣蓄電池

22、空氣蓄電池包括,鋅空氣學(xué)電池與鋁空氣蓄電池：（1）鋅空氣蓄電池，以鋅與氧氣作為正負(fù)極材料，以氫氧化鉀作為電介質(zhì)材料，單元電壓為1.0-1.2V，該種學(xué)電池具有比能量大、安全性好的特點(diǎn)，能夠防止因?yàn)樾奥贰⒍搪芬鸬钠鸹鸹虮?，回收方便；?）鋁空氣蓄電池，以高純度鋁與氧為正負(fù)極材料，并且以氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)，該種電池具有質(zhì)量輕、回收方便、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是充放電速度較慢，自放功率較大，使用效率較低。2.5 飛輪電池飛輪電池是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪儲(chǔ)存能量，主要有飛輪、電動(dòng)機(jī)、磁軸承等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使用過(guò)程中，當(dāng)飛輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠起到充電的作用，而當(dāng)飛輪減速時(shí)釋放能量能夠起到放電的作用。為

23、了提升使用效率，減少功能損耗，采用無(wú)接觸的電磁軸承支撐飛輪轉(zhuǎn)子，而且殼體內(nèi)抽成真空，能夠降低風(fēng)損耗，提升電池使用效率。飛輪電池的比能量比很多的化學(xué)電池的高，而且具有對(duì)溫度不敏感、充電時(shí)間短、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，具有較大的優(yōu)勢(shì)。2.6 燃料學(xué)電池與太陽(yáng)能電池燃料蓄電池是以燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的材料，包括石油、生物、氫氣等都可作為電池原料，使用過(guò)程中，將燃料轉(zhuǎn)化為氫并且作為蓄電池的燃料，以酸性、堿性、熔融鹽類(lèi)作為電解質(zhì)材料，常用的有固體氧化膜燃料點(diǎn)至、熔融碳酸鹽燃料電池以及質(zhì)子交換膜燃料電池等。太陽(yáng)能蓄電池是直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能裝置，可以采用非晶硅、單晶硅以及多晶硅作為電池原料。2.

24、7電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)比 鉛酸電池雖便宜，并在叉車(chē)、觀光車(chē)或者短途公共汽車(chē)上作為動(dòng)力源應(yīng)用，但新一代鉛酸電池的比能量和循環(huán)次數(shù)仍存在嚴(yán)重的限制。未來(lái)使用鉛酸電池來(lái)驅(qū)動(dòng)在高速公路上行駛的電動(dòng)汽車(chē)是不實(shí)際的，但價(jià)格優(yōu)勢(shì)使其在輕度混合或者短途行駛的電動(dòng)汽車(chē)中仍占一席之地。然而，有文獻(xiàn)指出近期美國(guó)的“下一代電池和電動(dòng)車(chē)”中有一種超級(jí)電池是超級(jí)電容器與鉛酸電池的并聯(lián)使用。這種電池具有雙電層電容器的高比功率、長(zhǎng)壽命以及鉛酸電池價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，將具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 鎳氫電池雖然具有較高的比能量和比功率等優(yōu)點(diǎn)；但由于需要大量使用鎳和鈷，其成本較高，鎳鈷的稀缺性會(huì)導(dǎo)致其大批生產(chǎn)和使用時(shí)價(jià)格反而會(huì)上漲

25、。目前，它仍然大量地應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)，隨著離子電池的大規(guī)模生產(chǎn)和成本的降低，鎳氫電池終將退出。鎳氫電池是電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡階段使用的電池，但在近期和中期仍然是非常關(guān)鍵的動(dòng)力電池之一。目前市場(chǎng)上的電池中，鋰離子電池（鋰離子電池和高聚合物電池）的性能最好，同質(zhì)量的鋰離子電池其能量是鉛酸電池的 46 倍，是鎳氫電池的 23 倍。價(jià)格和大功率鋰離子電池的安全性是它的最主要缺點(diǎn)。鋰離子電池的主要原材料為鋰，我國(guó)的鋰礦資源豐富，已探明的鋰總儲(chǔ)量居世界第 ；離子也存在于海水中，未來(lái)可利用太陽(yáng)能從海水中提取。此外，鋰離子電池具有循環(huán)使用的潛力，可解決對(duì)原材料的需求問(wèn)題。 具有應(yīng)用前景的還有鋰硫電池。鋰硫電

26、池為二次鋰電池，由單質(zhì)硫、金屬鋰和有機(jī)電解液組成，具有比能量高、成本低、環(huán)境友好的特點(diǎn)。雖然當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)尚未到非常經(jīng)濟(jì)的程度，但是汽車(chē)電池技術(shù)已經(jīng)獲得較大的發(fā)展。隨著石油燃料的逐漸消耗，導(dǎo)致溫室氣體排房子增多，能耗增加，造成化石燃料消耗增大。電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于減少汽車(chē)排放，降低溫室效應(yīng)具有重要的意義。雖然當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展尚未能夠從根本上解決汽車(chē)的排放和能源問(wèn)題，但是為了維持汽車(chē)工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)在能夠減少燃油消耗，維持汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)最初于1834年問(wèn)世，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求而逐漸退出歷史舞臺(tái)，上世紀(jì)60年代以來(lái)，由于燃油汽車(chē)帶來(lái)大量的空氣

27、污染以及能源消耗，一些大的汽車(chē)制造公司逐漸開(kāi)始加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的投入。隨著綠色環(huán)保理念深入人心，能夠達(dá)到零排放標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車(chē)逐漸成為能夠滿(mǎn)足汽車(chē)排放的主要汽車(chē)之一。我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)研究開(kāi)始于上世紀(jì)70年代，直到上世紀(jì)90年代開(kāi)始，國(guó)家逐漸將電動(dòng)汽車(chē)作為國(guó)際科技攻關(guān)項(xiàng)目，并且研制電動(dòng)汽車(chē)、配套電池、電機(jī)等，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展起到促進(jìn)的作用。鉛酸蓄電池性能可靠而價(jià)廉、緊湊，但很重，而且功率密度小，平均壽命僅為22.5年，在寒冷氣溫下更短。在安全方面，硫酸蓄電解液可用膠體來(lái)代替。充電時(shí)放出的氫氣有爆炸的危險(xiǎn)，需用密封裝置解決。它是技術(shù)上最成熟的電池，為大多數(shù)的電動(dòng)汽車(chē)選用，但其過(guò)充電、過(guò)放電時(shí)壽命縮短。

28、目前可接受的電動(dòng)汽車(chē)電池的最低指標(biāo)為：比能量>100瓦小時(shí)/千克，比功率>150wk/g、循環(huán)壽命>600次、一次充電行程>20千米，及經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性能等。電池的比能量決定電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程，比功率則影響最高車(chē)速、加速性和爬坡能力。 鎳錫蓄電池的體積能量密度與鉛酸蓄電池相近，但重量能量密度則非常優(yōu)越。其技術(shù)成熟性?xún)H次于鉛酸蓄電池，但其成本比鉛酸蓄電池高50%，但很安全，壽命一般為3年。 鎳錫蓄電池可以急速充電、過(guò)充電，電池的放電深度及周?chē)鷾囟鹊淖兓瘜?duì)其性能影響較小，和能量高的特點(diǎn)，但這種蓄電池除非完全放電，否則不能完全充電，因此影響了汽車(chē)行程

29、，另外，為了防止污染環(huán)境，對(duì)鎳錫蓄電池需回收，其回收能力盡管是一大難題，但在強(qiáng)制使用零排污車(chē)之前，可望得到解決。第三章 電動(dòng)汽車(chē)電池發(fā)展趨勢(shì)隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)電池的要求越來(lái)越高，其中高能量密度、高功率密度的電池將成為將來(lái)電動(dòng)汽車(chē)電池的主要內(nèi)容，其中法國(guó)與德國(guó)都已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)電池技術(shù)的研究。2012年的研究調(diào)查顯示，鋰離子電池的發(fā)展逐漸加快，市場(chǎng)份兒逐漸加大，而鉛蓄電池、鎳電池的使用份額則逐漸減小。為了滿(mǎn)足低功耗、高容量的電池，需要促進(jìn)鋰電池的研究與發(fā)展，同時(shí)采用多種方式促進(jìn)燃料電池的發(fā)展，提升電池的環(huán)境適應(yīng)性與安全性，采用電池家電站等方式促進(jìn)電池商業(yè)化發(fā)展。3.1發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)是發(fā)

30、展大勢(shì)根據(jù)聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署的預(yù)計(jì)，未來(lái)20 年大部分的石油需求的增長(zhǎng)幾乎完全由依賴(lài)石油產(chǎn)品作為燃料的汽車(chē)造成，而到2020 年，在城市地區(qū)的汽車(chē)數(shù)量將比1995 年增長(zhǎng)1.2億到1.5 億輛。越來(lái)越嚴(yán)重的能源和污染問(wèn)題，加快了各大汽車(chē),汽車(chē)開(kāi)發(fā)新一代新能源電池企業(yè)的步伐。3.2混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)相對(duì)成熟，動(dòng)力電池成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要因素近十年來(lái)，世界諸多國(guó)家發(fā)展新能源汽車(chē)已經(jīng)做了很多探索，涉及領(lǐng)域包括潔凈燃油技術(shù)、生物替代能源技術(shù)、燃料電池、混合動(dòng)力、純電動(dòng)等領(lǐng)域。 由于潔凈燃油技術(shù)和生物替代能源技術(shù)雖然可以緩解石油能源短缺、緩解城市大氣環(huán)境惡

31、化等危機(jī)，但是也相應(yīng)地帶來(lái)糧食、環(huán)保等其他問(wèn)題，卻不能徹底解決問(wèn)題。 燃料電池是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。但燃料電池在產(chǎn)生電能時(shí)，參加反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)在經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，不斷地消耗且不再重復(fù)使用，因此，要求不斷地輸入反應(yīng)物質(zhì)。燃料電池的技術(shù)性能確定后，只要源源不絕地供給燃料，就可以源源不絕地產(chǎn)生電能，其放電特性是連續(xù)進(jìn)行的，但是燃料電池不可以反復(fù)充電，燃料電池以氫燃料為主，氫燃料雖然沒(méi)有任何污染，技術(shù)也相對(duì)成熟，發(fā)動(dòng)機(jī)特性?xún)?yōu)于現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)，但成本很高，另外在增加續(xù)駛時(shí)間等方面還要進(jìn)一步加強(qiáng)，而且需要有龐大的基礎(chǔ)設(shè)施配合，這些技術(shù)性工作相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)很能達(dá)到預(yù)期的效果，商業(yè)化比較困難。電動(dòng)

32、汽車(chē)優(yōu)點(diǎn)在于本身無(wú)污染物排放，缺點(diǎn)在于續(xù)駛時(shí)間短，功率低(即最大速度不高和加速性能不好)，此外充電也需要較長(zhǎng)的時(shí)間。由于目前的蓄電池技術(shù)很難突破壽命短、充電次數(shù)多后性能下降的問(wèn)題，回收階段處理費(fèi)用高，純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展受到一定的制約?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)則是將電動(dòng)機(jī)與現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)裝設(shè)在一起的汽車(chē)。目前混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化比較現(xiàn)實(shí)，原因是混合動(dòng)力結(jié)合電動(dòng)車(chē)的蓄電池技術(shù)，與發(fā)動(dòng)機(jī)配合運(yùn)行，在城市工況下應(yīng)可使用蓄電池緩解污染，車(chē)在路上排隊(duì)等候時(shí)可以關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)，起到省油的效果，剎車(chē)時(shí)能量可以?xún)?chǔ)存成電能，實(shí)現(xiàn)能源再利用。因此目前混合動(dòng)力汽車(chē)已經(jīng)成為大部分企業(yè)認(rèn)同的第一代新能源汽車(chē)，國(guó)家發(fā)改委近期也出臺(tái)了相關(guān)法規(guī)規(guī)范這一

33、技術(shù)在國(guó)內(nèi)投產(chǎn)。另外從成本上看，根據(jù)福特汽車(chē)今年公布的一份資料，目前氫燃料電池技術(shù)成本是汽車(chē)成本的20倍，氫氣內(nèi)燃機(jī)是目前汽車(chē)成本的5倍，混合動(dòng)力汽車(chē)是目前汽車(chē)成本的2倍，而電動(dòng)汽車(chē)是目前汽車(chē)成本的1.5倍到2倍。高昂的成本正是目前很多新能源技術(shù)短期內(nèi)無(wú)法被普遍采用的一道障礙。總體而言，新能源汽車(chē)最終的發(fā)展方向是純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，目前的諸多因素決定了作為過(guò)渡產(chǎn)品的混合動(dòng)力汽車(chē)成為目前具有經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)成熟的選擇，未來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，純電動(dòng)汽車(chē)將是汽車(chē)行業(yè)的最終發(fā)展方向，發(fā)展的核心技術(shù)就是車(chē)載動(dòng)力電池。3.3 混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展迅速推動(dòng)著蓄電池的發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)為將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里最可行、

34、最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的汽車(chē)。傳統(tǒng)燃油汽車(chē)存在常用工況熱效率不高和較嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題；電動(dòng)汽車(chē)受其電池技術(shù)的制約，從性能、價(jià)格、使用方便上還不夠理想。HEV把傳統(tǒng)燃油汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，既提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，又降低了排放污染。 根據(jù)美國(guó)能源部調(diào)查結(jié)果表明，混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）將成為未來(lái)清潔能源汽車(chē)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，估計(jì)2020年HEV將占世界汽車(chē)市場(chǎng)總數(shù)的25%，產(chǎn)量將達(dá)到2500萬(wàn)輛的巨大市場(chǎng)規(guī)模，15年的年復(fù)合增長(zhǎng)率接近30%，HEV 將呈爆發(fā)式增長(zhǎng)趨勢(shì)。 全球各大汽車(chē)廠商不約而同的紛紛加速生產(chǎn)混合動(dòng)力車(chē)：自從在1995 年豐田公司成功開(kāi)發(fā)了世

35、界第一款實(shí)用型混合動(dòng)力轎車(chē)后，本田、通用、福特、日產(chǎn)等各大汽車(chē)制造廠商都開(kāi)始相繼推出或準(zhǔn)備推出自己的混合動(dòng)力車(chē)型。 美國(guó)通用公司在EVS-16 上展出串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，在關(guān)閉APU 的情況下，可以電動(dòng)方式行駛65Km，在高速公路上可以使汽車(chē)擁有560Km 的續(xù)駛里程；福特汽車(chē)展出的P2000混合動(dòng)力家用型轎車(chē)，百公里油耗為3.8 升；豐田公司展出的Prius 汽車(chē)為混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，使用密封的鎳氫電池，在日本10-15 工況下燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)到了3.57L/100Km，CO、NO和HC的排放水平僅相當(dāng)于日本現(xiàn)行法規(guī)的1/10， 2008年，中國(guó)鉛酸電池產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的1/3，約為90.77 GVA·h，總產(chǎn)值為1 134億元。主要的車(chē)用鉛酸動(dòng)力電池生產(chǎn)商有超威電源、江蘇雙登等。 2.2 鎳氫電池堿性電池由鎳基和堿性溶液電解液構(gòu)成，主要有鎳鎘電池、鎳鋅電池和鎳氫電池3種，其中鎳氫電池最有應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力。鎳氫電池相對(duì)于鎳